]> rtime.felk.cvut.cz Git - opencv.git/blob - opencv/doc/cv_calibration_3d.tex
fixed several bugs in the documentation
[opencv.git] / opencv / doc / cv_calibration_3d.tex
1 \section{Camera Calibration and 3D Reconstruction}
2
3 The functions in this section use the so-called pinhole camera model. That
4 is, a scene view is formed by projecting 3D points into the image plane
5 using a perspective transformation.
6
7 \[
8 s \; m' = A [R|t] M'
9 \]
10
11 or
12
13 \[
14 s \vecthree{u}{v}{1} = \vecthreethree
15 {f_x}{0}{c_x}
16 {0}{f_y}{c_y}
17 {0}{0}{1}
18 \begin{bmatrix}
19  r_{11} & r_{12} & r_{13} & t_1 \\
20  r_{21} & r_{22} & r_{23} & t_2 \\
21  r_{31} & r_{32} & r_{33} & t_3
22 \end{bmatrix}
23 \begin{bmatrix}X\\Y\\Z\\1 \end{bmatrix}
24 \]
25
26 Where $(X, Y, Z)$ are the coordinates of a 3D point in the world
27 coordinate space, $(u, v)$ are the coordinates of the projection point
28 in pixels. $A$ is called a camera matrix, or a matrix of
29 intrinsic parameters. $(cx, cy)$ is a principal point (that is
30 usually at the image center), and $fx, fy$ are the focal lengths
31 expressed in pixel-related units. Thus, if an image from camera is
32 scaled by some factor, all of these parameters should
33 be scaled (multiplied/divided, respectively) by the same factor. The
34 matrix of intrinsic parameters does not depend on the scene viewed and,
35 once estimated, can be re-used (as long as the focal length is fixed (in
36 case of zoom lens)). The joint rotation-translation matrix $[R|t]$
37 is called a matrix of extrinsic parameters. It is used to describe the
38 camera motion around a static scene, or vice versa, rigid motion of an
39 object in front of still camera. That is, $[R|t]$ translates
40 coordinates of a point $(X, Y, Z)$ to some coordinate system,
41 fixed with respect to the camera. The transformation above is equivalent
42 to the following (when $z \ne 0$):
43
44 \[
45 \begin{array}{l}
46 \vecthree{x}{y}{z} = R \vecthree{X}{Y}{Z} + t\\
47 x' = x/z\\
48 y' = y/z\\
49 u = f_x*x' + c_x\\
50 v = f_y*y' + c_y
51 \end{array}
52 \]
53
54 Real lenses usually have some distortion, mostly
55 radial distorion and slight tangential distortion. So, the above model
56 is extended as:
57
58 \[
59 \begin{array}{l}
60 \vecthree{x}{y}{z} = R \vecthree{X}{Y}{Z} + t\\
61 x' = x/z\\
62 y' = y/z\\
63 x'' = x' (1 + k_1 r^2 + k_2 r^4 + k_3 r^6) + 2 p_1 x' y' + p_2(r^2 + 2 x'^2) \\
64 y'' = y' (1 + k_1 r^2 + k_2 r^4 + k_3 r^6) + p_1 (r^2 + 2 y'^2) + 2 p_2 x' y' \\
65 \text{where} \quad r^2 = x'^2 + y'^2 \\
66 u = f_x*x'' + c_x\\
67 v = f_y*y'' + c_y
68 \end{array}
69 \]
70
71 $k_1$, $k_2$, $k_3$ are radial distortion coefficients, $p_1$, $p_2$ are tangential distortion coefficients.
72 Higher-order coefficients are not considered in OpenCV. In the functions below the coefficients are passed or returned as
73 \[ (k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3]) \]vector. That is, if the vector contains 4 elements, it means that $k_3=0$.
74 The distortion coefficients do not depend on the scene viewed, thus they also belong to the intrinsic camera parameters.
75 \emph{And they remain the same regardless of the captured image resolution.}
76 That is, if, for example, a camera has been calibrated on images of $320
77 \times 240$ resolution, absolutely the same distortion coefficients can
78 be used for images of $640 \times 480$ resolution from the same camera (while $f_x$,
79 $f_y$, $c_x$ and $c_y$ need to be scaled appropriately).
80
81 The functions below use the above model to
82
83 \begin{itemize}
84  \item Project 3D points to the image plane given intrinsic and extrinsic parameters
85  \item Compute extrinsic parameters given intrinsic parameters, a few 3D points and their projections.
86  \item Estimate intrinsic and extrinsic camera parameters from several views of a known calibration pattern (i.e. every view is described by several 3D-2D point correspodences).
87  \item Estimate the relative position and orientation of the stereo camera "heads" and compute the \emph{rectification} transformation that makes the camera optical axes parallel.
88 \end{itemize}
89
90 \ifCPy
91
92 \cvCPyFunc{CalcImageHomography}
93 Calculates the homography matrix for an oblong planar object (e.g. arm).
94
95 \cvdefC{
96 void cvCalcImageHomography( \par float* line,\par CvPoint3D32f* center,\par float* intrinsic,\par float* homography );
97 }\cvdefPy{CalcImageHomography(line,points)-> intrinsic,homography}
98
99 \begin{description}
100 \cvarg{line}{the main object axis direction (vector (dx,dy,dz))}
101 \cvarg{center}{object center ((cx,cy,cz))}
102 \cvarg{intrinsic}{intrinsic camera parameters (3x3 matrix)}
103 \cvarg{homography}{output homography matrix (3x3)}
104 \end{description}
105
106 The function calculates the homography
107 matrix for the initial image transformation from image plane to the
108 plane, defined by a 3D oblong object line (See \_\_Figure 6-10\_\_
109 in the OpenCV Guide 3D Reconstruction Chapter).
110
111 \fi
112
113 \cvFunc{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}
114 Finds the camera intrinsic and extrinsic parameters from several views of a calibration pattern.
115
116 \cvdefC{double cvCalibrateCamera2( \par const CvMat* objectPoints,\par const CvMat* imagePoints,\par const CvMat* pointCounts,\par CvSize imageSize,\par CvMat* cameraMatrix,\par CvMat* distCoeffs,\par CvMat* rvecs=NULL,\par CvMat* tvecs=NULL,\par int flags=0 );}
117 \cvdefPy{CalibrateCamera2(objectPoints,imagePoints,pointCounts,imageSize,cameraMatrix,distCoeffs,rvecs,tvecs,flags=0)-> None}
118 \cvdefCpp{double calibrateCamera( const vector<vector<Point3f> >\& objectPoints,\par
119                       const vector<vector<Point2f> >\& imagePoints,\par
120                       Size imageSize,\par
121                       Mat\& cameraMatrix, Mat\& distCoeffs,\par
122                       vector<Mat>\& rvecs, vector<Mat>\& tvecs,\par
123                       int flags=0 );}
124 \begin{description}
125 \ifCPy
126 \cvarg{objectPoints}{The joint matrix of object points - calibration pattern features in the model coordinate space. It is floating-point 3xN or Nx3 1-channel, or 1xN or Nx1 3-channel array, where N is the total number of points in all views.}
127 \cvarg{imagePoints}{The joint matrix of object points projections in the camera views. It is floating-point 2xN or Nx2 1-channel, or 1xN or Nx1 2-channel array, where N is the total number of points in all views}
128 \cvarg{pointCounts}{Integer 1xM or Mx1 vector (where M is the number of calibration pattern views) containing the number of points in each particular view. The sum of vector elements must match the size of \texttt{objectPoints} and \texttt{imagePoints} (=N).}
129 \fi
130 \ifCpp
131 \cvarg{objectPoints}{The vector of vectors of points on the calibration pattern in its coordinate system, one vector per view. If the the same calibration pattern is shown in each view and it's fully visible then all the vectors will be the same, although it is possible to use partially occluded patterns, or even different patterns in different views - then the vectors will be different. The points are 3D, but since they are in the pattern coordinate system, then if the rig is planar, it may have sense to put the model to the XY coordinate plane, so that Z-coordinate of each input object point is 0}
132 \cvarg{imagePoints}{The vector of vectors of the object point projections on the calibration pattern views, one vector per a view. The projections must be in the same order as the corresponding object points.}
133 \fi
134 \cvarg{imageSize}{Size of the image, used only to initialize the intrinsic camera matrix}
135 \cvarg{cameraMatrix}{The output 3x3 floating-point camera matrix $A = \vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{1}$.\newline
136 If \texttt{CV\_CALIB\_USE\_INTRINSIC\_GUESS} and/or \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_ASPECT\_RATIO} are specified, some or all of \texttt{fx, fy, cx, cy} must be initialized before calling the function}
137 \cvarg{distCoeffs}{The output \cvCPy{4x1, 1x4,} 5x1 or 1x5 vector of distortion coefficients $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$}.
138 \cvarg{rvecs}{The output \cvCPy{3x\emph{M} or \emph{M}x3 1-channel, or 1x\emph{M} or \emph{M}x1 3-channel array}\cvCpp{vector} of rotation vectors (see \cvCross{Rodrigues2}{Rodrigues}), estimated for each pattern view. That is, each k-th rotation vector together with the corresponding k-th translation vector (see the next output parameter description) brings the calibration pattern from the model coordinate space (in which object points are specified) to the world coordinate space, i.e. real position of the calibration pattern in the k-th pattern view (k=0..\emph{M}-1)}
139 \cvarg{tvecs}{The output \cvCPy{3x\emph{M} or \emph{M}x3 1-channel, or 1x\emph{M} or \emph{M}x1 3-channel array}\cvCpp{vector} of translation vectors, estimated for each pattern view.}
140 \cvarg{flags}{Different flags, may be 0 or combination of the following values:
141 \begin{description}
142 \cvarg{CV\_CALIB\_USE\_INTRINSIC\_GUESS}{\texttt{cameraMatrix} contains the valid initial values of \texttt{fx, fy, cx, cy} that are optimized further. Otherwise, \texttt{(cx, cy)} is initially set to the image center (\texttt{imageSize} is used here), and focal distances are computed in some least-squares fashion. Note, that if intrinsic parameters are known, there is no need to use this function just to estimate the extrinsic parameters. Use \cvCross{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP} instead.}
143 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_PRINCIPAL\_POINT}{The principal point is not changed during the global optimization, it stays at the center or at the other location specified when \newline \texttt{CV\_CALIB\_USE\_INTRINSIC\_GUESS} is set too.}
144 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_ASPECT\_RATIO}{The functions considers only \texttt{fy} as a free parameter, the ratio \texttt{fx/fy} stays the same as in the input \texttt{cameraMatrix}. \newline When \texttt{CV\_CALIB\_USE\_INTRINSIC\_GUESS} is not set, the actual input values of \texttt{fx} and \texttt{fy} are ignored, only their ratio is computed and used further.}
145 \cvarg{CV\_CALIB\_ZERO\_TANGENT\_DIST}{Tangential distortion coefficients $(p_1, p_2)$ will be set to zeros and stay zero.}}
146 \end{description}
147 \end{description}
148
149 The function estimates the intrinsic camera
150 parameters and extrinsic parameters for each of the views. The
151 coordinates of 3D object points and their correspondent 2D projections
152 in each view must be specified. That may be achieved by using an
153 object with known geometry and easily detectable feature points.
154 Such an object is called a calibration rig or calibration pattern,
155 and OpenCV has built-in support for a chessboard as a calibration
156 rig (see \cvCross{FindChessboardCorners}{findChessboardCorners}). Currently, initialization
157 of intrinsic parameters (when \texttt{CV\_CALIB\_USE\_INTRINSIC\_GUESS}
158 is not set) is only implemented for planar calibration patterns
159 (where z-coordinates of the object points must be all 0's). 3D
160 calibration rigs can also be used as long as initial \texttt{cameraMatrix}
161 is provided.
162
163 The algorithm does the following:
164 \begin{enumerate}
165     \item First, it computes the initial intrinsic parameters (the option only available for planar calibration patterns) or reads them from the input parameters. The distortion coefficients are all set to zeros initially (unless some of \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_K?} are specified).
166     \item The the initial camera pose is estimated as if the intrinsic parameters have been already known. This is done using \cvCross{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP}
167     \item After that the global Levenberg-Marquardt optimization algorithm is run to minimize the reprojection error, i.e. the total sum of squared distances between the observed feature points \texttt{imagePoints} and the projected (using the current estimates for camera parameters and the poses) object points \texttt{objectPoints}; see \cvCross{ProjectPoints2}{projectPoints}.
168 \end{enumerate}
169
170 \ifPy
171 \else
172 The function returns the final re-projection error.
173 \fi
174
175 Note: if you're using a non-square (=non-NxN) grid and
176 \cvCppCross{findChessboardCorners} for calibration, and \texttt{calibrateCamera} returns
177 bad values (i.e. zero distortion coefficients, an image center very far from
178 $(w/2-0.5,h/2-0.5)$, and / or large differences between $f_x$ and $f_y$ (ratios of
179 10:1 or more)), then you've probaby used \texttt{patternSize=cvSize(rows,cols)},
180 but should use \texttt{patternSize=cvSize(cols,rows)} in \cvCross{FindChessboardCorners}{findChessboardCorners}.
181
182 See also: \cvCross{FindChessboardCorners}{findChessboardCorners}, \cvCross{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP}, \cvCppCross{initCameraMatrix2D}, \cvCross{StereoCalibrate}{stereoCalibrate}, \cvCross{Undistort2}{undistort}
183
184 \ifCpp
185
186 \cvCppFunc{calibrationMatrixValues}
187 Computes some useful camera characteristics from the camera matrix
188
189 \cvdefCpp{void calibrationMatrixValues( const Mat\& cameraMatrix,\par
190                               Size imageSize,\par
191                               double apertureWidth,\par
192                               double apertureHeight,\par
193                               double\& fovx,\par
194                               double\& fovy,\par
195                               double\& focalLength,\par
196                               Point2d\& principalPoint,\par
197                               double\& aspectRatio );}
198 \begin{description}
199 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix that can be estimated by \cvCppCross{calibrateCamera} or \cvCppCross{stereoCalibrate}}
200 \cvarg{imageSize}{The input image size in pixels}
201 \cvarg{apertureWidth}{Physical width of the sensor}
202 \cvarg{apertureHeight}{Physical height of the sensor}
203 \cvarg{fovx}{The output field of view in degrees along the horizontal sensor axis}
204 \cvarg{fovy}{The output field of view in degrees along the vertical sensor axis}
205 \cvarg{focalLength}{The focal length of the lens in mm}
206 \cvarg{prinicialPoint}{The principal point in pixels}
207 \cvarg{aspectRatio}{$f_y/f_x$}
208 \end{description}
209
210 The function computes various useful camera characteristics from the previously estimated camera matrix.
211
212 \cvCppFunc{composeRT}
213 Combines two rotation-and-shift transformations
214
215 \cvdefCpp{void composeRT( const Mat\& rvec1, const Mat\& tvec1,\par
216                 const Mat\& rvec2, const Mat\& tvec2,\par
217                 Mat\& rvec3, Mat\& tvec3 );\newline
218 void composeRT( const Mat\& rvec1, const Mat\& tvec1,\par
219                 const Mat\& rvec2, const Mat\& tvec2,\par
220                 Mat\& rvec3, Mat\& tvec3,\par
221                 Mat\& dr3dr1, Mat\& dr3dt1,\par
222                 Mat\& dr3dr2, Mat\& dr3dt2,\par
223                 Mat\& dt3dr1, Mat\& dt3dt1,\par
224                 Mat\& dt3dr2, Mat\& dt3dt2 );}
225 \begin{description}
226 \cvarg{rvec1}{The first rotation vector}
227 \cvarg{tvec1}{The first translation vector}
228 \cvarg{rvec2}{The second rotation vector}
229 \cvarg{tvec2}{The second translation vector}
230 \cvarg{rvec3}{The output rotation vector of the superposition}
231 \cvarg{tvec3}{The output translation vector of the superposition}
232 \cvarg{d??d??}{The optional output derivatives of \texttt{rvec3} or \texttt{tvec3} w.r.t. \texttt{rvec?} or \texttt{tvec?}}
233 \end{description}
234
235 The functions compute:
236
237 \[ \begin{array}{l}
238 \texttt{rvec3} = \mathrm{rodrigues}^{-1}\left(\mathrm{rodrigues}(\texttt{rvec2}) \cdot
239 \mathrm{rodrigues}(\texttt{rvec1})\right) \\
240 \texttt{tvec3} = \mathrm{rodrigues}(\texttt{rvec2}) \cdot \texttt{tvec1} + \texttt{tvec2}
241 \end{array}, \]
242
243 where $\mathrm{rodrigues}$ denotes a rotation vector to rotation matrix transformation, and $\mathrm{rodrigues}^{-1}$ denotes the inverse transformation, see \cvCppCross{Rodrigues}.
244
245 Also, the functions can compute the derivatives of the output vectors w.r.t the input vectors (see \cvCppCross{matMulDeriv}).
246 The functions are used inside \cvCppCross{stereoCalibrate} but can also be used in your own code where Levenberg-Marquardt or another gradient-based solver is used to optimize a function that contains matrix multiplication.
247
248 \fi
249
250 \cvFunc{ComputeCorrespondEpilines}{computeCorrespondEpilines}
251 For points in one image of a stereo pair, computes the corresponding epilines in the other image.
252
253 \cvdefC{void cvComputeCorrespondEpilines( \par const CvMat* points,\par int whichImage,\par const CvMat* F, \par CvMat* lines);}
254 \cvdefPy{ComputeCorrespondEpilines(points, which\_image, fundamentalMatrix, correspondent\_lines) -> None}
255 \cvdefCpp{void computeCorrespondEpilines( const Mat\& points,\par
256                                 int whichImage, const Mat\& F,\par
257                                 vector<Vec3f>\& lines );}
258 \begin{description}
259 \cvCPy{\cvarg{points}{The input points. \texttt{2xN, Nx2, 3xN} or \texttt{Nx3} array (where \texttt{N} number of points). Multi-channel \texttt{1xN} or \texttt{Nx1} array is also acceptable}}
260 \cvCpp{\cvarg{points}{The input points. $N \times 1$ or $1 \times N$ matrix of type \texttt{CV\_32FC2} or \texttt{vector<Point2f>}}}
261 \cvarg{whichImage}{Index of the image (1 or 2) that contains the \texttt{points}}
262 \cvarg{F}{The fundamental matrix that can be estimated using \cvCross{FindFundamentalMat}{findFundamentalMat}
263 or \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify}.}
264 \cvarg{lines}{\cvCPy{The output epilines, a \texttt{3xN} or \texttt{Nx3} array.}\cvCpp{The output vector of the corresponding to the points epipolar lines in the other image.} Each line $ax + by + c=0$ is encoded by 3 numbers $(a, b, c)$}
265 \end{description}
266
267 For every point in one of the two images of a stereo-pair the function finds the equation of the
268 corresponding epipolar line in the other image.
269
270 From the fundamental matrix definition (see \cvCross{FindFundamentalMat}{findFundamentalMat}),
271 line $l^{(2)}_i$ in the second image for the point $p^{(1)}_i$ in the first image (i.e. when \texttt{whichImage=1}) is computed as:
272
273 \[ l^{(2)}_i = F p^{(1)}_i \]
274
275 and, vice versa, when \texttt{whichImage=2}, $l^{(1)}_i$ is computed from $p^{(2)}_i$ as:
276
277 \[ l^{(1)}_i = F^T p^{(2)}_i \]
278
279 Line coefficients are defined up to a scale. They are normalized, such that $a_i^2+b_i^2=1$.
280
281
282 \ifPy
283 \else
284
285 \cvFunc{ConvertPointsHomogenious}{convertPointsHomogeneous}
286 Convert points to/from homogenious coordinates.
287
288 \cvdefC{void cvConvertPointsHomogenious( \par const CvMat* src,\par CvMat* dst );}
289
290 \cvdefCpp{void convertPointsHomogeneous( const Mat\& src, vector<Point3f>\& dst );\newline
291 void convertPointsHomogeneous( const Mat\& src, vector<Point2f>\& dst );}
292
293 \begin{description}
294 \ifC
295 \cvarg{src}{The input point array, \texttt{2xN, Nx2, 3xN, Nx3, 4xN or Nx4 (where \texttt{N} is the number of points)}. Multi-channel \texttt{1xN} or \texttt{Nx1} array is also acceptable}
296 \cvarg{dst}{The output point array, must contain the same number of points as the input; The dimensionality must be the same, 1 less or 1 more than the input, and also within 2 to 4}
297 \else
298 \cvarg{src}{The input array or vector of 2D or 3D points}
299 \cvarg{dst}{The output vector of 3D or 2D points, respectively}
300 \fi
301 \end{description}
302
303 The \cvC{function converts}\cvCpp{functions convert} 2D or 3D points from/to homogenious coordinates, or simply \cvC{copies or transposes}\cvCpp{copy or transpose} the array. If the input array dimensionality is larger than the output, each coordinate is divided by the last coordinate:
304
305 \[
306 \begin{array}{l}
307 (x,y[,z],w) -> (x',y'[,z'])\\
308 \text{where} \\
309 x' = x/w \\
310 y' = y/w \\
311 z' = z/w \quad \text{(if output is 3D)}
312 \end{array}
313 \]
314
315 If the output array dimensionality is larger, an extra 1 is appended to each point.  Otherwise, the input array is simply copied (with optional transposition) to the output.
316
317 \cvC{\textbf{Note} because the function accepts a large variety of array layouts, it may report an error when input/output array dimensionality is ambiguous. It is always safe to use the function with number of points $\texttt{N} \ge 5$, or to use multi-channel \texttt{Nx1} or \texttt{1xN} arrays.}
318
319 \fi
320
321 \ifCPy
322
323 \cvCPyFunc{CreatePOSITObject}
324 Initializes a structure containing object information.
325
326 \cvdefC{
327 CvPOSITObject* cvCreatePOSITObject( \par CvPoint3D32f* points,\par int point\_count );
328 }\cvdefPy{CreatePOSITObject(points)-> POSITObject}
329
330 \begin{description}
331 \cvarg{points}{Pointer to the points of the 3D object model}
332 \cvarg{point\_count}{Number of object points}
333 \end{description}
334
335 The function allocates memory for the object structure and computes the object inverse matrix.
336
337 The preprocessed object data is stored in the structure \cvCPyCross{CvPOSITObject}, internal for OpenCV, which means that the user cannot directly access the structure data. The user may only create this structure and pass its pointer to the function.
338
339 An object is defined as a set of points given in a coordinate system. The function \cvCPyCross{POSIT} computes a vector that begins at a camera-related coordinate system center and ends at the \texttt{points[0]} of the object.
340
341 Once the work with a given object is finished, the function \cvCPyCross{ReleasePOSITObject} must be called to free memory.
342
343 \cvCPyFunc{CreateStereoBMState}
344 Creates block matching stereo correspondence structure.
345
346 \begin{lstlisting}
347 #define CV_STEREO_BM_BASIC 0
348 #define CV_STEREO_BM_FISH_EYE 1
349 #define CV_STEREO_BM_NARROW 2
350 \end{lstlisting}
351
352 \cvdefC{
353
354 CvStereoBMState* cvCreateStereoBMState( int preset=CV\_STEREO\_BM\_BASIC,
355                                         int numberOfDisparities=0 );
356
357 }\cvdefPy{CreateStereoBMState(preset=CV\_STEREO\_BM\_BASIC,numberOfDisparities=0)-> StereoBMState}
358
359 \begin{description}
360 \cvarg{preset}{ID of one of the pre-defined parameter sets. Any of the parameters can be overridden after creating the structure.}
361 \cvarg{numberOfDisparities}{The number of disparities. If the parameter is 0, it is taken from the preset, otherwise the supplied value overrides the one from preset.}
362 \end{description}
363
364 The function creates the stereo correspondence structure and initializes it. It is possible to override any of the parameters at any time between the calls to \cvCPyCross{FindStereoCorrespondenceBM}.
365
366 \cvCPyFunc{CreateStereoGCState}
367 Creates the state of graph cut-based stereo correspondence algorithm.
368
369 \cvdefC{
370
371 CvStereoGCState* cvCreateStereoGCState( int numberOfDisparities,
372                                         int maxIters );
373
374 }\cvdefPy{CreateStereoGCState(numberOfDispaities,maxIters)-> StereoGCState}
375
376 \begin{description}
377 \cvarg{numberOfDisparities}{The number of disparities. The disparity search range will be $\texttt{state->minDisparity} \le disparity < \texttt{state->minDisparity} + \texttt{state->numberOfDisparities}$}
378 \cvarg{maxIters}{Maximum number of iterations. On each iteration all possible (or reasonable) alpha-expansions are tried. The algorithm may terminate earlier if it could not find an alpha-expansion that decreases the overall cost function value. See \href{\#Kolmogorov03}{[Kolmogorov03]}  for details. }
379 \end{description}
380
381 The function creates the stereo correspondence structure and initializes it. It is possible to override any of the parameters at any time between the calls to \cvCPyCross{FindStereoCorrespondenceGC}.
382
383 \cvCPyFunc{CvStereoBMState}
384 The structure for block matching stereo correspondence algorithm.
385
386 \begin{lstlisting}
387 typedef struct CvStereoBMState
388 {
389     //pre filters (normalize input images):
390     int       preFilterType; // 0 for now
391     int       preFilterSize; // ~5x5..21x21
392     int       preFilterCap;  // up to ~31
393     //correspondence using Sum of Absolute Difference (SAD):
394     int       SADWindowSize; // Could be 5x5..21x21
395     int       minDisparity;  // minimum disparity (=0)
396     int       numberOfDisparities; // maximum disparity - minimum disparity
397     //post filters (knock out bad matches):
398     int       textureThreshold; // areas with no texture are ignored
399     float     uniquenessRatio;// filter out pixels if there are other close matches
400                               // with different disparity
401     int       speckleWindowSize; // the maximum area of speckles to remove
402                                  // (set to 0 to disable speckle filtering)
403     int       speckleRange; // acceptable range of disparity variation in each connected component
404     // internal data
405     ...
406 }
407 CvStereoBMState;
408 \end{lstlisting}
409
410 The block matching stereo correspondence algorithm, by Kurt Konolige, is very fast one-pass stereo matching algorithm that uses sliding sums of absolute differences between pixels in the left image and the pixels in the right image, shifted by some varying amount of pixels (from \texttt{minDisparity} to \texttt{minDisparity+numberOfDisparities}). On a pair of images WxH the algorithm computes disparity in \texttt{O(W*H*numberOfDisparities)} time. In order to improve quality and reability of the disparity map, the algorithm includes pre-filtering and post-filtering procedures.
411
412 Note that the algorithm searches for the corresponding blocks in x direction only. It means that the supplied stereo pair should be rectified. Vertical stereo layout is not directly supported, but in such a case the images could be transposed by user.
413
414 \cvCPyFunc{CvStereoGCState}
415 The structure for graph cuts-based stereo correspondence algorithm
416
417 \begin{lstlisting}
418 typedef struct CvStereoGCState
419 {
420     int Ithreshold; // threshold for piece-wise linear data cost function (5 by default)
421     int interactionRadius; // radius for smoothness cost function (1 by default; means Potts model)
422     float K, lambda, lambda1, lambda2; // parameters for the cost function
423                                        // (usually computed adaptively from the input data)
424     int occlusionCost; // 10000 by default
425     int minDisparity; // 0 by default; see CvStereoBMState
426     int numberOfDisparities; // defined by user; see CvStereoBMState
427     int maxIters; // number of iterations; defined by user.
428
429     // internal buffers
430     CvMat* left;
431     CvMat* right;
432     CvMat* dispLeft;
433     CvMat* dispRight;
434     CvMat* ptrLeft;
435     CvMat* ptrRight;
436     CvMat* vtxBuf;
437     CvMat* edgeBuf;
438 }
439 CvStereoGCState;
440 \end{lstlisting}
441
442 The graph cuts stereo correspondence algorithm, described in \href{\#Kolmogrov03}{[Kolmogorov03]} (as \textbf{KZ1}), is non-realtime stereo correpsondence algorithm that usually gives very accurate depth map with well-defined object boundaries. The algorithm represents stereo problem as a sequence of binary optimization problems, each of those is solved using maximum graph flow algorithm. The state structure above should not be allocated and initialized manually; instead, use \cvCPyCross{cvCreateStereoGCState} and then override necessary parameters if needed.
443
444 \fi
445
446 \cvFunc{DecomposeProjectionMatrix}{decomposeProjectionMatrix}
447 Decomposes the projection matrix into a rotation matrix and a camera matrix.
448
449 \cvdefC{
450 void cvDecomposeProjectionMatrix( \par const CvMat *projMatrix,\par CvMat *cameraMatrix,\par CvMat *rotMatrix,\par CvMat *transVect,\par CvMat *rotMatrX=NULL,\par CvMat *rotMatrY=NULL,\par CvMat *rotMatrZ=NULL,\par CvPoint3D64f *eulerAngles=NULL);
451 }\cvdefPy{DecomposeProjectionMatrix(projMatrix, cameraMatrix, rotMatrix, transVect, rotMatrX = None, rotMatrY = None, rotMatrZ = None) -> eulerAngles}
452 \cvdefCpp{void decomposeProjectionMatrix( const Mat\& projMatrix,\par
453                                 Mat\& cameraMatrix,\par
454                                 Mat\& rotMatrix, Mat\& transVect );\newline
455 void decomposeProjectionMatrix( const Mat\& projMatrix, \par
456                                 Mat\& cameraMatrix,\par
457                                 Mat\& rotMatrix, Mat\& transVect,\par
458                                 Mat\& rotMatrixX, Mat\& rotMatrixY,\par
459                                 Mat\& rotMatrixZ, Vec3d\& eulerAngles );}
460 \begin{description}
461 \cvarg{P}{The 3x4 input projection matrix P}
462 \cvarg{cameraMatrix}{The output 3x3 camera matrix K}
463 \cvarg{rotMatrix}{The output 3x3 external rotation matrix R}
464 \cvarg{transVect}{The output 4x1 translation vector T}
465 \cvarg{rotMatrX}{Optional 3x3 rotation matrix around x-axis}
466 \cvarg{rotMatrY}{Optional 3x3 rotation matrix around y-axis}
467 \cvarg{rotMatrZ}{Optional 3x3 rotation matrix around z-axis}
468 \cvarg{eulerAngles}{Optional 3 points containing the three Euler angles of rotation}
469 \end{description}
470
471 The function computes a decomposition of a projection matrix into a calibration and a rotation matrix and the position of the camera.
472
473 It optionally returns three rotation matrices, one for each axis, and the three Euler angles that could be used in OpenGL.
474
475 The function is based on \cvCross{RQDecomp3x3}{RQDecomp3x3}.
476
477 \cvFunc{DrawChessboardCorners}{drawChessboardCorners}
478 Renders the detected chessboard corners.
479
480 \cvdefC{
481 void cvDrawChessboardCorners( \par CvArr* image,\par CvSize patternSize,\par CvPoint2D32f* corners,\par int count,\par int patternWasFound );
482 }\cvdefPy{DrawChessboardCorners(image,patternSize,corners,patternWasFound)-> None}
483 \cvdefCpp{void drawChessboardCorners( Mat\& image, Size patternSize,\par
484                             const Mat\& corners,\par
485                             bool patternWasFound );}
486 \begin{description}
487 \cvarg{image}{The destination image; it must be an 8-bit color image}
488 \cvarg{patternSize}{The number of inner corners per chessboard row and column. (patternSize = cvSize(points\_per\_row,points\_per\_colum) = cvSize(columns,rows) )}
489 \cvarg{corners}{The array of corners detected}
490 \cvC{\cvarg{count}{The number of corners}}
491 \cvarg{patternWasFound}{Indicates whether the complete board was found \cvCPy{$(\ne 0)$} or not \cvCPy{$(=0)$}. One may just pass the return value \cvCPyCross{FindChessboardCorners}{findChessboardCorners} here}
492 \end{description}
493
494 The function draws the individual chessboard corners detected as red circles if the board was not found or as colored corners connected with lines if the board was found.
495
496 \cvFunc{FindChessboardCorners}{findChessboardCorners}
497 Finds the positions of the internal corners of the chessboard.
498
499 \cvdefC{int cvFindChessboardCorners( \par const void* image,\par CvSize patternSize,\par CvPoint2D32f* corners,\par int* cornerCount=NULL,\par int flags=CV\_CALIB\_CB\_ADAPTIVE\_THRESH );}
500 \cvdefPy{FindChessboardCorners(image, patternSize, flags=CV\_CALIB\_CB\_ADAPTIVE\_THRESH) -> corners}
501 \cvdefCpp{bool findChessboardCorners( const Mat\& image, Size patternSize,\par
502                             vector<Point2f>\& corners,\par
503                             int flags=CV\_CALIB\_CB\_ADAPTIVE\_THRESH+\par
504                                  CV\_CALIB\_CB\_NORMALIZE\_IMAGE );}
505 \begin{description}
506 \cvarg{image}{Source chessboard view; it must be an 8-bit grayscale or color image}
507 \cvarg{patternSize}{The number of inner corners per chessboard row and column}
508 ( patternSize = cvSize(points\_per\_row,points\_per\_colum) = cvSize(columns,rows) )
509 \cvarg{corners}{The output array of corners detected}
510 \cvC{\cvarg{cornerCount}{The output corner counter. If it is not NULL, it stores the number of corners found}}
511 \cvarg{flags}{Various operation flags, can be 0 or a combination of the following values:
512 \begin{description}
513  \cvarg{CV\_CALIB\_CB\_ADAPTIVE\_THRESH}{use adaptive thresholding to convert the image to black and white, rather than a fixed threshold level (computed from the average image brightness).}
514  \cvarg{CV\_CALIB\_CB\_NORMALIZE\_IMAGE}{normalize the image gamma with \cvCross{EqualizeHist}{equalizeHist} before applying fixed or adaptive thresholding.}
515  \cvarg{CV\_CALIB\_CB\_FILTER\_QUADS}{use additional criteria (like contour area, perimeter, square-like shape) to filter out false quads that are extracted at the contour retrieval stage.}
516 \end{description}}
517 \end{description}
518
519 The function attempts to determine
520 whether the input image is a view of the chessboard pattern and
521 locate the internal chessboard corners. The function returns a non-zero
522 value if all of the corners have been found and they have been placed
523 in a certain order (row by row, left to right in every row),
524 otherwise, if the function fails to find all the corners or reorder
525 them, it returns 0. For example, a regular chessboard has 8 x 8
526 squares and 7 x 7 internal corners, that is, points, where the black
527 squares touch each other. The coordinates detected are approximate,
528 and to determine their position more accurately, the user may use
529 the function \cvCross{FindCornerSubPix}{cornerSubPix}.
530
531 \textbf{Note:} the function requires some white space (like a square-thick border, the wider the better) around the board to make the detection more robust in various environment (otherwise if there is no border and the background is dark, the outer black squares could not be segmented properly and so the square grouping and ordering algorithm will fail).
532
533 \cvFunc{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP}
534 Finds the object pose from the 3D-2D point correspondences
535
536 \cvdefC{void cvFindExtrinsicCameraParams2( \par const CvMat* objectPoints,\par const CvMat* imagePoints,\par const CvMat* cameraMatrix,\par const CvMat* distCoeffs,\par CvMat* rvec,\par CvMat* tvec );}
537 \cvdefPy{FindExtrinsicCameraParams2(objectPoints,imagePoints,cameraMatrix,distCoeffs,rvec,tvec)-> None}
538 \cvdefCpp{void solvePnP( const Mat\& objectPoints,\par
539                const Mat\& imagePoints,\par
540                const Mat\& cameraMatrix,\par
541                const Mat\& distCoeffs,\par
542                Mat\& rvec, Mat\& tvec,\par
543                bool useExtrinsicGuess=false );}
544 \begin{description}
545 \cvarg{objectPoints}{The array of object points in the object coordinate space, 3xN or Nx3 1-channel, or 1xN or Nx1 3-channel, where N is the number of points. \cvCpp{Can also pass \texttt{vector<Point3f>} here.}}
546 \cvarg{imagePoints}{The array of corresponding image points, 2xN or Nx2 1-channel or 1xN or Nx1 2-channel, where N is the number of points. \cvCpp{Can also pass \texttt{vector<Point2f>} here.}}
547 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix $A = \vecthreethree{fx}{0}{cx}{0}{fy}{cy}{0}{0}{1} $}
548 \cvarg{distCoeffs}{The input 4x1, 1x4, 5x1 or 1x5 vector of distortion coefficients $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$. If it is NULL, all of the distortion coefficients are set to 0}
549 \cvarg{rvec}{The output rotation vector (see \cvCross{Rodrigues2}{Rodrigues}) that (together with \texttt{tvec}) brings points from the model coordinate system to the camera coordinate system}
550 \cvarg{tvec}{The output translation vector}
551 \end{description}
552
553 The function estimates the object pose given a set of object points, their corresponding image projections, as well as the camera matrix and the distortion coefficients. This function finds such a pose that minimizes reprojection error, i.e. the sum of squared distances between the observed projections \texttt{imagePoints} and the projected (using \cvCross{ProjectPoints2}{projectPoints}) \texttt{objectPoints}.
554
555
556 \cvFunc{FindFundamentalMat}{findFundamentalMat}
557 Calculates the fundamental matrix from the corresponding points in two images.
558
559 \cvdefC{
560 int cvFindFundamentalMat( \par const CvMat* points1,\par const CvMat* points2,\par CvMat* fundamentalMatrix,\par int    method=CV\_FM\_RANSAC,\par double param1=1.,\par double param2=0.99,\par CvMat* status=NULL);
561 }\cvdefPy{FindFundamentalMat(points1, points2, fundamentalMatrix, method=CV\_FM\_RANSAC, param1=1., double param2=0.99, status = None) -> None}
562 \cvdefCpp{Mat findFundamentalMat( const Mat\& points1, const Mat\& points2,\par
563                         vector<uchar>\& status, int method=FM\_RANSAC,\par
564                         double param1=3., double param2=0.99 );\newline
565 Mat findFundamentalMat( const Mat\& points1, const Mat\& points2,\par
566                         int method=FM\_RANSAC,\par
567                         double param1=3., double param2=0.99 );}
568 \begin{description}
569 \cvarg{points1}{Array of \texttt{N} points from the first image.\cvCPy{It can be \texttt{2xN, Nx2, 3xN} or \texttt{Nx3} 1-channel array or  \texttt{1xN} or \texttt{Nx1} 2- or 3-channel array}. The point coordinates should be floating-point (single or double precision)}
570 \cvarg{points2}{Array of the second image points of the same size and format as \texttt{points1}}
571 \cvCPy{\cvarg{fundamentalMatrix}{The output fundamental matrix or matrices. The size should be 3x3 or 9x3 (7-point method may return up to 3 matrices)}}
572 \cvarg{method}{Method for computing the fundamental matrix
573 \begin{description}
574   \cvarg{CV\_FM\_7POINT}{for a 7-point algorithm. $N = 7$}
575   \cvarg{CV\_FM\_8POINT}{for an 8-point algorithm. $N \ge 8$}
576   \cvarg{CV\_FM\_RANSAC}{for the RANSAC algorithm. $N \ge 8$}
577   \cvarg{CV\_FM\_LMEDS}{for the LMedS algorithm. $N \ge 8$}
578 \end{description}}
579 \cvarg{param1}{The parameter is used for RANSAC. It is the maximum distance from point to epipolar line in pixels, beyond which the point is considered an outlier and is not used for computing the final fundamental matrix. It can be set to something like 1-3, depending on the accuracy of the point localization, image resolution and the image noise}
580 \cvarg{param2}{The parameter is used for RANSAC or LMedS methods only. It specifies the desirable level of confidence (probability) that the estimated matrix is correct}
581 \cvarg{status}{The \cvCPy{optional} output array of N elements, every element of which is set to 0 for outliers and to 1 for the other points. The array is computed only in RANSAC and LMedS methods. For other methods it is set to all 1's}
582 \end{description}
583
584 The epipolar geometry is described by the following equation:
585
586 \[ [p_2; 1]^T F [p_1; 1] = 0 \]
587
588 where $F$ is fundamental matrix, $p_1$ and $p_2$ are corresponding points in the first and the second images, respectively.
589
590 The function calculates the fundamental matrix using one of four methods listed above and returns \cvCpp{the found fundamental matrix}\cvCPy{the number of fundamental matrices found (1 or 3) and 0, if no matrix is found}. Normally just 1 matrix is found, but in the case of 7-point algorithm the function may return up to 3 solutions ($9 \times 3$ matrix that stores all 3 matrices sequentially).
591
592 The calculated fundamental matrix may be passed further to
593 \cvCross{ComputeCorrespondEpilines}{computeCorrespondEpilines} that finds the epipolar lines
594 corresponding to the specified points. It can also be passed to \cvCross{StereoRectifyUncalibrated}{stereoRectifyUncalibrated} to compute the rectification transformation.
595
596 \ifC
597 \cvfunc{Example. Estimation of fundamental matrix using RANSAC algorithm}
598 \begin{lstlisting}
599 int point_count = 100;
600 CvMat* points1;
601 CvMat* points2;
602 CvMat* status;
603 CvMat* fundamental_matrix;
604
605 points1 = cvCreateMat(1,point_count,CV_32FC2);
606 points2 = cvCreateMat(1,point_count,CV_32FC2);
607 status = cvCreateMat(1,point_count,CV_8UC1);
608
609 /* Fill the points here ... */
610 for( i = 0; i < point_count; i++ )
611 {
612     points1->data.fl[i*2] = <x,,1,i,,>;
613     points1->data.fl[i*2+1] = <y,,1,i,,>;
614     points2->data.fl[i*2] = <x,,2,i,,>;
615     points2->data.fl[i*2+1] = <y,,2,i,,>;
616 }
617
618 fundamental_matrix = cvCreateMat(3,3,CV_32FC1);
619 int fm_count = cvFindFundamentalMat( points1,points2,fundamental_matrix,
620                                      CV_FM_RANSAC,1.0,0.99,status );
621 \end{lstlisting}
622 \fi
623 \ifCpp
624 \begin{lstlisting}
625 // Example. Estimation of fundamental matrix using RANSAC algorithm
626 int point_count = 100;
627 vector<Point2f> points1(point_count);
628 vector<Point2f> points2(point_count);
629
630 // initialize the points here ... */
631 for( int i = 0; i < point_count; i++ )
632 {
633     points1[i] = ...;
634     points2[i] = ...;
635 }
636
637 Mat fundamental_matrix =
638  findFundamentalMat(points1, points2, FM_RANSAC, 3, 0.99);
639 \end{lstlisting}
640 \fi
641
642 \cvFunc{FindHomography}{findHomography}
643 Finds the perspective transformation between two planes.
644
645 \cvdefC{void cvFindHomography( \par const CvMat* srcPoints,\par const CvMat* dstPoints,\par CvMat* H \par
646 int method=0, \par double ransacReprojThreshold=0, \par CvMat* status=NULL);}
647 \cvdefPy{FindHomography(srcPoints,dstPoints)-> H}
648 \cvdefCpp{Mat findHomography( const Mat\& srcPoints, const Mat\& dstPoints,\par
649                     Mat\& status, int method=0,\par
650                     double ransacReprojThreshold=0 );\newline
651 Mat findHomography( const Mat\& srcPoints, const Mat\& dstPoints,\par
652                     vector<uchar>\& status, int method=0,\par
653                     double ransacReprojThreshold=0 );\newline
654 Mat findHomography( const Mat\& srcPoints, const Mat\& dstPoints,\par
655                     int method=0, double ransacReprojThreshold=0 );}
656
657 \begin{description}
658
659 \cvCPy{\cvarg{srcPoints}{Coordinates of the points in the original plane, 2xN, Nx2, 3xN or Nx3 1-channel array (the latter two are for representation in homogenious coordinates), where N is the number of points. 1xN or Nx1 2- or 3-channel array can also be passed.}
660 \cvarg{dstPoints}{Point coordinates in the destination plane, 2xN, Nx2, 3xN or Nx3 1-channel, or 1xN or Nx1 2- or 3-channel array.}}
661 \cvCpp{\cvarg{srcPoints}{Coordinates of the points in the original plane, a matrix of type \texttt{CV\_32FC2} or a \texttt{vector<Point2f>}.}
662 \cvarg{dstPoints}{Coordinates of the points in the target plane, a matrix of type \texttt{CV\_32FC2} or a \texttt{vector<Point2f>}.}}
663
664 \cvCPy{\cvarg{H}{The output 3x3 homography matrix}}
665 \cvarg{method}{ The method used to computed homography matrix; one of the following:
666 \begin{description}
667 \cvarg{0}{a regular method using all the points}
668 \cvarg{CV\_RANSAC}{RANSAC-based robust method}
669 \cvarg{CV\_LMEDS}{Least-Median robust method}
670 \end{description}}
671 \cvarg{ransacReprojThreshold}{The maximum allowed reprojection error to treat a point pair as an inlier (used in the RANSAC method only). That is, if
672 \[\|\texttt{dstPoints}_i - \texttt{convertPointHomogeneous}(\texttt{H} \texttt{srcPoints}_i)\| > \texttt{ransacReprojThreshold}\]
673 then the point $i$ is considered an outlier. If \texttt{srcPoints} and \texttt{dstPoints} are measured in pixels, it usually makes sense to set this parameter somewhere in the range 1 to 10.}
674 \cvarg{status}{The optional output mask set by a robust method (\texttt{CV\_RANSAC} or \texttt{CV\_LMEDS}). \emph{Note that the input mask values are ignored.}}
675 \end{description}
676
677 The \cvCPy{function finds}\cvCpp{functions find and return} the perspective transformation $H$ between the source and the destination planes:
678
679 \[
680 s_i \vecthree{x'_i}{y'_i}{1} \sim H \vecthree{x_i}{y_i}{1}
681 \]
682
683 So that the back-projection error
684
685 \[
686 \sum_i
687 \left( x'_i-\frac{h_{11} x_i + h_{12} y_i + h_{13}}{h_{31} x_i + h_{32} y_i + h_{33}} \right)^2+
688 \left( y'_i-\frac{h_{21} x_i + h_{22} y_i + h_{23}}{h_{31} x_i + h_{32} y_i + h_{33}} \right)^2
689 \]
690
691 is minimized. If the parameter \texttt{method} is set to the default value 0, the function
692 uses all the point pairs to compute the initial homography estimate with a simple least-squares scheme.
693
694 However, if not all of the point pairs ($srcPoints_i$,
695 $dstPoints_i$) fit the rigid perspective transformation (i.e. there
696 are some outliers), this initial estimate will be poor.
697 In this case one can use one of the 2 robust methods. Both methods,
698 \texttt{RANSAC} and \texttt{LMeDS}, try many different random subsets
699 of the corresponding point pairs (of 4 pairs each), estimate
700 the homography matrix using this subset and a simple least-square
701 algorithm and then compute the quality/goodness of the computed homography
702 (which is the number of inliers for RANSAC or the median re-projection
703 error for LMeDs). The best subset is then used to produce the initial
704 estimate of the homography matrix and the mask of inliers/outliers.
705
706 Regardless of the method, robust or not, the computed homography
707 matrix is refined further (using inliers only in the case of a robust
708 method) with the Levenberg-Marquardt method in order to reduce the
709 re-projection error even more.
710
711 The method \texttt{RANSAC} can handle practically any ratio of outliers,
712 but it needs the threshold to distinguish inliers from outliers.
713 The method \texttt{LMeDS} does not need any threshold, but it works
714 correctly only when there are more than 50\% of inliers. Finally,
715 if you are sure in the computed features, where can be only some
716 small noise present, but no outliers, the default method could be the best
717 choice.
718
719 The function is used to find initial intrinsic and extrinsic matrices.
720 Homography matrix is determined up to a scale, thus it is normalized so that
721 $h_{33}=1$.
722
723 See also: \cvCross{GetAffineTransform}{getAffineTransform}, \cvCross{GetPerspectiveTransform}{getPerspectiveTransform}, \cvCross{EstimateRigidMotion}{estimateRigidMotion}, \cvCross{WarpPerspective}{warpPerspective}, \cvCross{PerspectiveTransform}{perspectiveTransform}
724
725 \ifCPy
726
727 \cvCPyFunc{FindStereoCorrespondenceBM}
728 Computes the disparity map using block matching algorithm.
729
730 \cvdefC{
731
732 void cvFindStereoCorrespondenceBM( \par const CvArr* left, \par const CvArr* right,
733                                    \par CvArr* disparity, \par CvStereoBMState* state );
734
735 }\cvdefPy{FindStereoCorrespondenceBM(left,right,disparity,state)-> None}
736
737 \begin{description}
738 \cvarg{left}{The left single-channel, 8-bit image.}
739 \cvarg{right}{The right image of the same size and the same type.}
740 \cvarg{disparity}{The output single-channel 16-bit signed, or 32-bit floating-point disparity map of the same size as input images. In the first case the computed disparities are represented as fixed-point numbers with 4 fractional bits (i.e. the computed disparity values are multiplied by 16 and rounded to integers).}
741 \cvarg{state}{Stereo correspondence structure.}
742 \end{description}
743
744 The function cvFindStereoCorrespondenceBM computes disparity map for the input rectified stereo pair. Invalid pixels (for which disparity can not be computed) are set to \texttt{state->minDisparity - 1} (or to \texttt{(state->minDisparity-1)*16} in the case of 16-bit fixed-point disparity map)
745
746 \cvCPyFunc{FindStereoCorrespondenceGC}
747 Computes the disparity map using graph cut-based algorithm.
748
749 \cvdefC{
750
751 void cvFindStereoCorrespondenceGC( \par const CvArr* left, \par const CvArr* right,
752                                    \par CvArr* dispLeft, \par CvArr* dispRight,
753                                    \par CvStereoGCState* state,
754                                    \par int useDisparityGuess = CV\_DEFAULT(0) );
755
756 }\cvdefPy{FindStereoCorrespondenceGC(\par left,\par right,\par dispLeft,\par dispRight,\par state,\par useDisparityGuess=CV\_DEFAULT(0))-> None}
757
758 \begin{description}
759 \cvarg{left}{The left single-channel, 8-bit image.}
760 \cvarg{right}{The right image of the same size and the same type.}
761 \cvarg{dispLeft}{The optional output single-channel 16-bit signed left disparity map of the same size as input images.}
762 \cvarg{dispRight}{The optional output single-channel 16-bit signed right disparity map of the same size as input images.}
763 \cvarg{state}{Stereo correspondence structure.}
764 \cvarg{useDisparityGuess}{If the parameter is not zero, the algorithm will start with pre-defined disparity maps. Both dispLeft and dispRight should be valid disparity maps. Otherwise, the function starts with blank disparity maps (all pixels are marked as occlusions).}
765 \end{description}
766
767 The function computes disparity maps for the input rectified stereo pair. Note that the left disparity image will contain values in the following range: 
768
769 \[
770 -\texttt{state->numberOfDisparities}-\texttt{state->minDisparity}
771 < dispLeft(x,y) \le -\texttt{state->minDisparity},
772 \]
773
774 or
775 \[
776 dispLeft(x,y) == \texttt{CV\_STEREO\_GC\_OCCLUSION}
777 \]
778
779 and for the right disparity image the following will be true: 
780
781 \[
782 \texttt{state->minDisparity} \le dispRight(x,y) 
783 < \texttt{state->minDisparity} + \texttt{state->numberOfDisparities}
784 \]
785
786 or
787
788 \[
789 dispRight(x,y) == \texttt{CV\_STEREO\_GC\_OCCLUSION}
790 \]
791
792 that is, the range for the left disparity image will be inversed,
793 and the pixels for which no good match has been found, will be marked
794 as occlusions.
795
796 Here is how the function can be called:
797
798 \begin{lstlisting}
799 // image_left and image_right are the input 8-bit single-channel images
800 // from the left and the right cameras, respectively
801 CvSize size = cvGetSize(image_left);
802 CvMat* disparity_left = cvCreateMat( size.height, size.width, CV_16S );
803 CvMat* disparity_right = cvCreateMat( size.height, size.width, CV_16S );
804 CvStereoGCState* state = cvCreateStereoGCState( 16, 2 );
805 cvFindStereoCorrespondenceGC( image_left, image_right,
806     disparity_left, disparity_right, state, 0 );
807 cvReleaseStereoGCState( &state );
808 // now process the computed disparity images as you want ...
809 \end{lstlisting}
810
811 and this is the output left disparity image computed from the well-known Tsukuba stereo pair and multiplied by -16 (because the values in the left disparity images are usually negative): 
812
813 \begin{lstlisting}
814 CvMat* disparity_left_visual = cvCreateMat( size.height, size.width, CV_8U );
815 cvConvertScale( disparity_left, disparity_left_visual, -16 );
816 cvSave( "disparity.pgm", disparity_left_visual );
817 \end{lstlisting}
818
819 \includegraphics{pics/disparity.png}
820
821 \fi
822
823 \ifCpp
824 \cvCppFunc{getDefaultNewCameraMatrix}
825 Returns the default new camera matrix
826
827 \cvdefCpp{Mat getDefaultNewCameraMatrix(\par
828                                const Mat\& cameraMatrix,\par
829                                Size imgSize=Size(),\par
830                                bool centerPrincipalPoint=false );}
831 \begin{description}
832 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix}
833 \cvarg{imageSize}{The camera view image size in pixels}
834 \cvarg{centerPrincipalPoint}{Indicates whether in the new camera matrix the principal point should be at the image center or not}
835 \end{description}
836
837 The function returns the camera matrix that is either an exact copy of the input \texttt{cameraMatrix} (when \texttt{centerPrinicipalPoint=false}), or the modified one (when \texttt{centerPrincipalPoint}=true).
838
839 In the latter case the new camera matrix will be:
840
841 \[\begin{bmatrix}
842 f_x && 0 && (\texttt{imgSize.width}-1)*0.5 \\
843 0 && f_y && (\texttt{imgSize.height}-1)*0.5 \\
844 0 && 0 && 1
845 \end{bmatrix},\]
846
847 where $f_x$ and $f_y$ are $(0,0)$ and $(1,1)$ elements of \texttt{cameraMatrix}, respectively.
848
849 By default, the undistortion functions in OpenCV (see \texttt{initUndistortRectifyMap}, \texttt{undistort}) do not move the principal point. However, when you work with stereo, it's important to move the principal points in both views to the same y-coordinate (which is required by most of stereo correspondence algorithms), and maybe to the same x-coordinate too. So you can form the new camera matrix for each view, where the principal points will be at the center.
850
851 \fi
852
853 \ifPy
854 \else
855
856 \cvFunc{GetOptimalNewCameraMatrix}{getOptimalNewCameraMatrix}
857 Returns the new camera matrix based on the free scaling parameter
858
859 \cvdefC{void cvGetOptimalNewCameraMatrix(
860     \par const CvMat* cameraMatrix, const CvMat* distCoeffs,
861     \par CvSize imageSize, double alpha,
862     \par CvMat* newCameraMatrix,
863     \par CvSize newImageSize=cvSize(0,0),
864     \par CvRect* validPixROI=0 );}
865 \cvdefCpp{Mat getOptimalNewCameraMatrix(
866     \par const Mat\& cameraMatrix, const Mat\& distCoeffs,
867     \par Size imageSize, double alpha, Size newImgSize=Size(),
868     \par Rect* validPixROI=0);}
869     
870 \begin{description}
871 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix}
872 \cvarg{distCoeffs}{The input 4x1, 1x4, 5x1 or 1x5 vector of distortion coefficients $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$}.
873 \cvarg{imageSize}{The original image size}
874 \cvarg{alpha}{The free scaling parameter between 0 (when all the pixels in the undistorted image will be valid) and 1 (when all the source image pixels will be retained in the undistorted image); see \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify}}
875 \cvC{\cvarg{newCameraMatrix}{The output new camera matrix.}}
876 \cvarg{newImageSize}{The image size after rectification. By default it will be set to \texttt{imageSize}.}
877 \cvarg{validPixROI}{The optional output rectangle that will outline all-good-pixels region in the undistorted image. See \texttt{roi1, roi2} description in \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify}}
878 \end{description}
879
880 The function computes \cvCpp{and returns} the optimal new camera matrix based on the free scaling parameter. By varying  this parameter the user may retrieve only sensible pixels \texttt{alpha=0}, keep all the original image pixels if there is valuable information in the corners \texttt{alpha=1}, or get something in between. When \texttt{alpha>0}, the undistortion result will likely have some black pixels corresponding to "virtual" pixels outside of the captured distorted image. The original camera matrix, distortion coefficients, the computed new camera matrix and the \text{newImageSize} should be passed to \cvCross{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap} to produce the maps for \cvCross{Remap}{remap}.
881
882 \cvFunc{InitIntrinsicParams2D}{initCameraMatrix2D}
883 Finds the initial camera matrix from the 3D-2D point correspondences
884
885 \cvdefC{void cvInitIntrinsicParams2D(\par const CvMat* objectPoints,
886                                      \par const CvMat* imagePoints,
887                                      \par const CvMat* npoints, CvSize imageSize,
888                                      \par CvMat* cameraMatrix,
889                                      \par double aspectRatio=1.);}                                     
890 \cvdefCpp{Mat initCameraMatrix2D( const vector<vector<Point3f> >\& objectPoints,\par
891                         const vector<vector<Point2f> >\& imagePoints,\par
892                         Size imageSize, double aspectRatio=1.);}
893 \begin{description}
894 \ifCPy
895 \cvarg{objectPoints}{The joint array of object points; see \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}}
896 \cvarg{imagePoints}{The joint array of object point projections; see \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}}
897 \cvarg{npoints}{The array of point counts; see \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}}
898 \fi    
899 \ifCpp
900 \cvarg{objectPoints}{The vector of vectors of the object points. See \cvCppCross{calibrateCamera}}
901 \cvarg{imagePoints}{The vector of vectors of the corresponding image points. See \cvCppCross{calibrateCamera}}
902 \fi
903 \cvarg{imageSize}{The image size in pixels; used to initialize the principal point}
904 \cvCPy{\cvarg{cameraMatrix}{The output camera matrix $\vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{1}$}}
905 \cvarg{aspectRatio}{If it is zero or negative, both $f_x$ and $f_y$ are estimated independently. Otherwise $f_x = f_y * \texttt{aspectRatio}$}
906 \end{description}
907
908 The function estimates and returns the initial camera matrix for camera calibration process.
909 Currently, the function only supports planar calibration patterns, i.e. patterns where each object point has z-coordinate =0.
910
911 \fi
912
913 \ifCPy
914 \cvFunc{InitUndistortMap}
915 Computes an undistortion map.
916
917 \cvdefC{void cvInitUndistortMap( \par const CvMat* cameraMatrix,\par const CvMat* distCoeffs,\par CvArr* map1,\par CvArr* map2 );}
918 \cvdefPy{InitUndistortMap(cameraMatrix,distCoeffs,map1,map2)-> None}
919
920 \begin{description}
921 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix $A = \vecthreethree{fx}{0}{cx}{0}{fy}{cy}{0}{0}{1} $}
922 \cvarg{distCoeffs}{The input 4x1, 1x4, 5x1 or 1x5 vector of distortion coefficients $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$}.
923 \cvarg{map1}{The first output map \cvCPy{of type \texttt{CV\_32FC1} or \texttt{CV\_16SC2} - the second variant is more efficient}}
924 \cvarg{map2}{The second output map \cvCPy{of type \texttt{CV\_32FC1} or \texttt{CV\_16UC1} - the second variant is more efficient}}
925 \end{description}
926
927 The function is a simplified variant of \cvCross{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap} where the rectification transformation \texttt{R} is identity matrix and \texttt{newCameraMatrix=cameraMatrix}.
928
929 \fi
930
931 \cvFunc{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap}
932 Computes the undistortion and rectification transformation map.
933
934 \cvdefC{void cvInitUndistortRectifyMap( \par const CvMat* cameraMatrix,
935                                 \par const CvMat* distCoeffs,
936                                 \par const CvMat* R,
937                                 \par const CvMat* newCameraMatrix,
938                                 \par CvArr* map1, \par CvArr* map2 );}
939 \cvdefPy{InitUndistortRectifyMap(cameraMatrix,distCoeffs,R,newCameraMatrix,map1,map2)-> None}
940 \cvdefCpp{void initUndistortRectifyMap( const Mat\& cameraMatrix,\par
941                            const Mat\& distCoeffs, const Mat\& R,\par
942                            const Mat\& newCameraMatrix,\par
943                            Size size, int m1type,\par
944                            Mat\& map1, Mat\& map2 );}
945 \begin{description}
946 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix $A=\vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{1}$}
947 \cvarg{distCoeffs}{The input 4x1, 1x4, 5x1 or 1x5 vector of distortion coefficients $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$}.
948 \cvarg{R}{The optional rectification transformation in object space (3x3 matrix). \texttt{R1} or \texttt{R2}, computed by \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify} can be passed here. If the matrix is \cvCPy{NULL}\cvCpp{empty}, the identity transformation is assumed}
949 \cvarg{newCameraMatrix}{The new camera matrix $A'=\vecthreethree{f_x'}{0}{c_x'}{0}{f_y'}{c_y'}{0}{0}{1}$}
950 \cvCpp{\cvarg{size}{The undistorted image size}
951 \cvarg{m1type}{The type of the first output map, can be \texttt{CV\_32FC1} or \texttt{CV\_16SC2}. See \cvCppCross{convertMaps}}}
952 \cvarg{map1}{The first output map \cvCPy{of type \texttt{CV\_32FC1} or \texttt{CV\_16SC2} - the second variant is more efficient}}
953 \cvarg{map2}{The second output map \cvCPy{of type \texttt{CV\_32FC1} or \texttt{CV\_16UC1} - the second variant is more efficient}}
954 \end{description}
955
956 The function computes the joint undistortion+rectification transformation and represents the result in the form of maps for \cvCross{Remap}{remap}. The undistorted image will look like the original, as if it was captured with a camera with camera matrix \texttt{=newCameraMatrix} and zero distortion. In the case of monocular camera \texttt{newCameraMatrix} is usually equal to \texttt{cameraMatrix}, or it can be computed by \cvCross{GetOptimalNewCameraMatrix}{getOptimalNewCameraMatrix} for a better control over scaling. In the case of stereo camera \texttt{newCameraMatrix} is normally set to \texttt{P1} or \texttt{P2} computed by \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify}.
957
958 Also, this new camera will be oriented differently in the coordinate space, according to \texttt{R}. That, for example, helps to align two heads of a stereo camera so that the epipolar lines on both images become horizontal and have the same y- coordinate (in the case of horizontally aligned stereo camera).
959
960 The function actually builds the maps for the inverse mapping algorithm that is used by \cvCross{Remap}{remap}. That is, for each pixel $(u, v)$ in the destination (corrected and rectified) image the function computes the corresponding coordinates in the source image (i.e. in the original image from camera). The process is the following:
961
962 \[
963 \begin{array}{l}
964 x \leftarrow (u - {c'}_x)/{f'}_x \\
965 y \leftarrow (v - {c'}_y)/{f'}_y \\
966 {[X\,Y\,W]}^T \leftarrow R^{-1}*[x\,y\,1]^T \\
967 x' \leftarrow X/W \\
968 y' \leftarrow Y/W \\
969 x" \leftarrow x' (1 + k_1 r^2 + k_2 r^4 + k_3 r^6) + 2p_1 x' y' + p_2(r^2 + 2 x'^2) \\
970 y" \leftarrow y' (1 + k_1 r^2 + k_2 r^4 + k_3 r^6) + p_1 (r^2 + 2 y'^2) + 2 p_2 x' y' \\
971 map_x(u,v) \leftarrow x" f_x + c_x \\
972 map_y(u,v) \leftarrow y" f_y + c_y
973 \end{array}
974 \]
975 where $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$ are the distortion coefficients. 
976  
977 In the case of a stereo camera this function is called twice, once for each camera head, after \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify}, which in its turn is called after \cvCross{StereoCalibrate}{stereoCalibrate}. But if the stereo camera was not calibrated, it is still possible to compute the rectification transformations directly from the fundamental matrix using \cvCross{StereoRectifyUncalibrated}{stereoRectifyUncalibrated}. For each camera the function computes homography \texttt{H} as the rectification transformation in pixel domain, not a rotation matrix \texttt{R} in 3D space. The \texttt{R} can be computed from \texttt{H} as 
978
979 \[ \texttt{R} = \texttt{cameraMatrix}^{-1} \cdot \texttt{H} \cdot \texttt{cameraMatrix} \]
980
981 where the \texttt{cameraMatrix} can be chosen arbitrarily.
982
983 \ifCpp
984
985 \cvCppFunc{matMulDeriv}
986 Computes partial derivatives of the matrix product w.r.t each multiplied matrix
987
988 \cvdefCpp{void matMulDeriv( const Mat\& A, const Mat\& B, Mat\& dABdA, Mat\& dABdB );}
989 \begin{description}
990 \cvarg{A}{The first multiplied matrix}
991 \cvarg{B}{The second multiplied matrix}
992 \cvarg{dABdA}{The first output derivative matrix \texttt{d(A*B)/dA} of size $\texttt{A.rows*B.cols} \times {A.rows*A.cols}$}
993 \cvarg{dABdA}{The second output derivative matrix \texttt{d(A*B)/dB} of size $\texttt{A.rows*B.cols} \times {B.rows*B.cols}$}
994 \end{description}
995
996 The function computes the partial derivatives of the elements of the matrix product $A*B$ w.r.t. the elements of each of the two input matrices. The function is used to compute Jacobian matrices in \cvCppCross{stereoCalibrate}, but can also be used in any other similar optimization function.
997
998 \fi
999
1000 \ifCPy
1001
1002 \cvCPyFunc{POSIT}
1003 Implements the POSIT algorithm.
1004
1005 \cvdefC{
1006 void cvPOSIT( \par CvPOSITObject* posit\_object,\par CvPoint2D32f* imagePoints,\par double focal\_length,\par CvTermCriteria criteria,\par CvMatr32f rotationMatrix,\par CvVect32f translation\_vector );
1007 }\cvdefPy{POSIT(posit\_object,imagePoints,focal\_length,criteria)-> rotationMatrix,translation\_vector}
1008
1009 \begin{description}
1010 \cvarg{posit\_object}{Pointer to the object structure}
1011 \cvarg{imagePoints}{Pointer to the object points projections on the 2D image plane}
1012 \cvarg{focal\_length}{Focal length of the camera used}
1013 \cvarg{criteria}{Termination criteria of the iterative POSIT algorithm}
1014 \cvarg{rotationMatrix}{Matrix of rotations}
1015 \cvarg{translation\_vector}{Translation vector}
1016 \end{description}
1017
1018 The function implements the POSIT algorithm. Image coordinates are given in a camera-related coordinate system. The focal length may be retrieved using the camera calibration functions. At every iteration of the algorithm a new perspective projection of the estimated pose is computed.
1019
1020 Difference norm between two projections is the maximal distance between corresponding points. The parameter \texttt{criteria.epsilon} serves to stop the algorithm if the difference is small.
1021
1022 \fi
1023
1024 \cvFunc{ProjectPoints2}{projectPoints}
1025 Project 3D points on to an image plane.
1026
1027 \cvdefC{void cvProjectPoints2( \par const CvMat* objectPoints,\par const CvMat* rvec,\par const CvMat* tvec,\par const CvMat* cameraMatrix,\par const CvMat* distCoeffs,\par CvMat* imagePoints,\par CvMat* dpdrot=NULL,\par CvMat* dpdt=NULL,\par CvMat* dpdf=NULL,\par CvMat* dpdc=NULL,\par CvMat* dpddist=NULL );}
1028
1029 \cvdefPy{ProjectPoints2(objectPoints,rvec,tvec,cameraMatrix,distCoeffs, imagePoints,dpdrot=NULL,dpdt=NULL,dpdf=NULL,dpdc=NULL,dpddist=NULL)-> None}
1030
1031
1032 \cvdefCpp{void projectPoints( const Mat\& objectPoints,\par
1033                     const Mat\& rvec, const Mat\& tvec,\par
1034                     const Mat\& cameraMatrix,\par
1035                     const Mat\& distCoeffs,\par
1036                     vector<Point2f>\& imagePoints );\newline
1037 void projectPoints( const Mat\& objectPoints,\par
1038                     const Mat\& rvec, const Mat\& tvec,\par
1039                     const Mat\& cameraMatrix,\par
1040                     const Mat\& distCoeffs,\par
1041                     vector<Point2f>\& imagePoints,\par
1042                     Mat\& dpdrot, Mat\& dpdt, Mat\& dpdf,\par
1043                     Mat\& dpdc, Mat\& dpddist,\par
1044                     double aspectRatio=0 );}
1045
1046 \begin{description}
1047 \cvarg{objectPoints}{The array of object points, 3xN or Nx3 1-channel or 1xN or Nx1 3-channel \cvCpp{(or \texttt{vector<Point3f>})}, where N is the number of points in the view}
1048 \cvarg{rvec}{The rotation vector, see \cvCross{Rodrigues2}{Rodrigues}}
1049 \cvarg{tvec}{The translation vector}
1050 \cvarg{cameraMatrix}{The camera matrix $A = \vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{_1} $}
1051 \cvarg{distCoeffs}{The input 4x1, 1x4, 5x1 or 1x5 vector of distortion coefficients $(k_1, k_2, p_1, p_2[, k_3])$. If it is \cvC{NULL}\cvCpp{empty}\cvPy{None}, all of the distortion coefficients are considered 0's}
1052 \cvarg{imagePoints}{The output array of image points, 2xN or Nx2 1-channel or 1xN or Nx1 2-channel \cvCpp{(or \texttt{vector<Point2f>})}}
1053 \cvarg{dpdrot}{Optional 2Nx3 matrix of derivatives of image points with respect to components of the rotation vector}
1054 \cvarg{dpdt}{Optional 2Nx3 matrix of derivatives of image points with respect to components of the translation vector}
1055 \cvarg{dpdf}{Optional 2Nx2 matrix of derivatives of image points with respect to $f_x$ and $f_y$}
1056 \cvarg{dpdc}{Optional 2Nx2 matrix of derivatives of image points with respect to $c_x$ and $c_y$}
1057 \cvarg{dpddist}{Optional 2Nx4 matrix of derivatives of image points with respect to distortion coefficients}
1058 \end{description}
1059
1060 The function computes projections of 3D
1061 points to the image plane given intrinsic and extrinsic camera
1062 parameters. Optionally, the function computes jacobians - matrices
1063 of partial derivatives of image points coordinates (as functions of all the
1064 input parameters) with respect to the particular parameters, intrinsic and/or
1065 extrinsic. The jacobians are used during the global optimization
1066 in \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera},
1067 \cvCross{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP} and \cvCross{StereoCalibrate}{stereoCalibrate}. The
1068 function itself can also used to compute re-projection error given the
1069 current intrinsic and extrinsic parameters.
1070
1071 Note, that by setting \texttt{rvec=tvec=(0,0,0)}, or by setting \texttt{cameraMatrix} to 3x3 identity matrix, or by passing zero distortion coefficients, you can get various useful partial cases of the function, i.e. you can compute the distorted coordinates for a sparse set of points, or apply a perspective transformation (and also compute the derivatives) in the ideal zero-distortion setup etc.
1072
1073
1074 \cvFunc{ReprojectImageTo3D}{reprojectImageTo3D}
1075 Reprojects disparity image to 3D space.
1076
1077 \cvdefC{void cvReprojectImageTo3D( const CvArr* disparityImage,\par
1078                                    CvArr* \_3dImage, const CvMat* Q,\par
1079                                    int handleMissingValues=0);}
1080 \cvdefCpp{void reprojectImageTo3D( const Mat\& disparity,\par
1081                          Mat\& \_3dImage, const Mat\& Q,\par
1082                          bool handleMissingValues=false );}
1083 \begin{description}
1084 \cvarg{disparity}{The input single-channel 16-bit signed or 32-bit floating-point disparity image}
1085 \cvarg{\_3dImage}{The output 3-channel floating-point image of the same size as \texttt{disparity}.
1086  Each element of \texttt{\_3dImage(x,y)} will contain the 3D coordinates of the point \texttt{(x,y)}, computed from the disparity map.}
1087 \cvarg{Q}{The $4 \times 4$ perspective transformation matrix that can be obtained with \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify}}
1088 \cvarg{handleMissingValues}{If true, when the pixels with the minimal disparity (that corresponds to the ouliers; see \cvCross{FindStereoCorrespondenceBM}{StereoBM}) will be transformed to 3D points with some very large Z value (currently set to 10000)}
1089 \end{description}
1090  
1091 The function transforms 1-channel disparity map to 3-channel image representing a 3D surface. That is, for each pixel \texttt{(x,y)} and the corresponding disparity \texttt{d=disparity(x,y)} it computes: 
1092
1093 \[\begin{array}{l}
1094 [X\; Y\; Z\; W]^T = \texttt{Q}*[x\; y\; \texttt{disparity}(x,y)\; 1]^T \\
1095 \texttt{\_3dImage}(x,y) = (X/W,\; Y/W,\; Z/W)
1096 \end{array}\]
1097
1098 The matrix \texttt{Q} can be arbitrary $4 \times 4$ matrix, e.g. the one computed by \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify}. To reproject a sparse set of points {(x,y,d),...} to 3D space, use \cvCross{PerspectiveTransform}{perspectiveTransform}.
1099
1100
1101 \cvFunc{RQDecomp3x3}{RQDecomp3x3}
1102 Computes the 'RQ' decomposition of 3x3 matrices.
1103
1104 \cvdefC{
1105 void cvRQDecomp3x3( \par const CvMat *M,\par CvMat *R,\par CvMat *Q,\par CvMat *Qx=NULL,\par CvMat *Qy=NULL,\par CvMat *Qz=NULL,\par CvPoint3D64f *eulerAngles=NULL);
1106 }\cvdefPy{RQDecomp3x3(M, R, Q, Qx = None, Qy = None, Qz = None) -> eulerAngles}
1107 \cvdefCpp{void RQDecomp3x3( const Mat\& M, Mat\& R, Mat\& Q );\newline
1108 Vec3d RQDecomp3x3( const Mat\& M, Mat\& R, Mat\& Q,\par
1109                    Mat\& Qx, Mat\& Qy, Mat\& Qz );}
1110
1111 \begin{description}
1112 \cvarg{M}{The 3x3 input matrix}
1113 \cvarg{R}{The output 3x3 upper-triangular matrix}
1114 \cvarg{Q}{The output 3x3 orthogonal matrix}
1115 \cvarg{Qx}{Optional 3x3 rotation matrix around x-axis}
1116 \cvarg{Qy}{Optional 3x3 rotation matrix around y-axis}
1117 \cvarg{Qz}{Optional 3x3 rotation matrix around z-axis}
1118 \cvCPy{\cvarg{eulerAngles}{Optional three Euler angles of rotation}}
1119 \end{description}
1120
1121 The function computes a RQ decomposition using the given rotations. This function is used in \cvCross{DecomposeProjectionMatrix}{decomposeProjectionMatrix} to decompose the left 3x3 submatrix of a projection matrix into a camera and a rotation matrix.
1122
1123 It optionally returns three rotation matrices, one for each axis, and the three Euler angles \cvCpp{(as the return value)} that could be used in OpenGL.
1124
1125 \ifC
1126
1127 \cvCPyFunc{ReleasePOSITObject}
1128 Deallocates a 3D object structure.
1129
1130 \cvdefC{
1131 void cvReleasePOSITObject( \par CvPOSITObject** posit\_object );
1132 }
1133
1134 \begin{description}
1135 \cvarg{posit\_object}{Double pointer to \texttt{CvPOSIT} structure}
1136 \end{description}
1137
1138 The function releases memory previously allocated by the function \cvCPyCross{CreatePOSITObject}.
1139
1140 \fi
1141
1142 \ifCPy
1143
1144 \cvCPyFunc{ReleaseStereoBMState}
1145 Releases block matching stereo correspondence structure.
1146
1147 \cvdefC{void cvReleaseStereoBMState( CvStereoBMState** state );}
1148 \cvdefPy{ReleaseStereoBMState(state)-> None}
1149
1150 \begin{description}
1151 \cvarg{state}{Double pointer to the released structure.}
1152 \end{description}
1153
1154 The function releases the stereo correspondence structure and all the associated internal buffers. 
1155
1156 \cvCPyFunc{ReleaseStereoGCState}
1157 Releases the state structure of the graph cut-based stereo correspondence algorithm.
1158
1159 \cvdefC{void cvReleaseStereoGCState( CvStereoGCState** state );}
1160 \cvdefPy{ReleaseStereoGCState(state)-> None}
1161
1162 \begin{description}
1163 \cvarg{state}{Double pointer to the released structure.}
1164 \end{description}
1165
1166 The function releases the stereo correspondence structure and all the associated internal buffers. 
1167
1168 \fi
1169
1170 \cvFunc{Rodrigues2}{Rodrigues}
1171 Converts a rotation matrix to a rotation vector or vice versa.
1172
1173 \cvdefC{int cvRodrigues2( \par const CvMat* src,\par CvMat* dst,\par CvMat* jacobian=0 );}
1174 \cvdefPy{Rodrigues2(src,dst,jacobian=0)-> None}
1175
1176 \cvdefCpp{void Rodrigues(const Mat\& src, Mat\& dst);\newline
1177 void Rodrigues(const Mat\& src, Mat\& dst, Mat\& jacobian);}
1178
1179 \begin{description}
1180 \cvarg{src}{The input rotation vector (3x1 or 1x3) or rotation matrix (3x3)}
1181 \cvarg{dst}{The output rotation matrix (3x3) or rotation vector (3x1 or 1x3), respectively}
1182 \cvarg{jacobian}{Optional output Jacobian matrix, 3x9 or 9x3 - partial derivatives of the output array components with respect to the input array components}
1183 \end{description}
1184
1185 \[
1186 \begin{array}{l}
1187 \theta \leftarrow norm(r)\\
1188 r \leftarrow r/\theta\\
1189 R = \cos{\theta} I + (1-\cos{\theta}) r r^T + \sin{\theta}
1190 \vecthreethree
1191 {0}{-r_z}{r_y}
1192 {r_z}{0}{-r_x}
1193 {-r_y}{r_x}{0}
1194 \end{array}
1195 \]
1196
1197 Inverse transformation can also be done easily, since
1198
1199 \[
1200 \sin(\theta)
1201 \vecthreethree
1202 {0}{-r_z}{r_y}
1203 {r_z}{0}{-r_x}
1204 {-r_y}{r_x}{0}
1205 =
1206 \frac{R - R^T}{2}
1207 \]
1208
1209 A rotation vector is a convenient and most-compact representation of a rotation matrix
1210 (since any rotation matrix has just 3 degrees of freedom). The representation is
1211 used in the global 3D geometry optimization procedures like \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera},
1212 \cvCross{StereoCalibrate}{stereoCalibrate} or \cvCross{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP}.
1213
1214
1215 \ifCpp
1216
1217 \cvCppFunc{StereoBM}
1218 The class for computing stereo correspondence using block matching algorithm.
1219
1220 \begin{lstlisting}
1221 // Block matching stereo correspondence algorithm\par
1222 class StereoBM
1223 {
1224     enum { NORMALIZED_RESPONSE = CV_STEREO_BM_NORMALIZED_RESPONSE,
1225         BASIC_PRESET=CV_STEREO_BM_BASIC,
1226         FISH_EYE_PRESET=CV_STEREO_BM_FISH_EYE,
1227         NARROW_PRESET=CV_STEREO_BM_NARROW };
1228
1229     StereoBM();
1230     // the preset is one of ..._PRESET above.
1231     // ndisparities is the size of disparity range,
1232     // in which the optimal disparity at each pixel is searched for.
1233     // SADWindowSize is the size of averaging window used to match pixel blocks
1234     //    (larger values mean better robustness to noise, but yield blurry disparity maps)
1235     StereoBM(int preset, int ndisparities=0, int SADWindowSize=21);
1236     // separate initialization function
1237     void init(int preset, int ndisparities=0, int SADWindowSize=21);
1238     // computes the disparity for the two rectified 8-bit single-channel images.
1239     // the disparity will be 16-bit signed (fixed-point) or 32-bit floating-point image of the same size as left.
1240     void operator()( const Mat& left, const Mat& right, Mat& disparity, int disptype=CV_16S );
1241
1242     Ptr<CvStereoBMState> state;
1243 };
1244 \end{lstlisting}
1245
1246 \fi
1247
1248 \cvFunc{StereoCalibrate}{stereoCalibrate}
1249 Calibrates stereo camera.
1250
1251 \cvdefC{double cvStereoCalibrate( \par const CvMat* objectPoints, \par const CvMat* imagePoints1,
1252                         \par const CvMat* imagePoints2, \par const CvMat* pointCounts,
1253                         \par CvMat* cameraMatrix1, \par CvMat* distCoeffs1,
1254                         \par CvMat* cameraMatrix2, \par CvMat* distCoeffs2,
1255                        \par CvSize imageSize, \par CvMat* R, \par CvMat* T,
1256                         \par CvMat* E=0, \par CvMat* F=0,
1257                         \par CvTermCriteria term\_crit=cvTermCriteria(
1258                                \par CV\_TERMCRIT\_ITER+CV\_TERMCRIT\_EPS,30,1e-6),
1259                         \par int flags=CV\_CALIB\_FIX\_INTRINSIC );}
1260
1261 \cvdefPy{StereoCalibrate(\par objectPoints,\par imagePoints1,\par imagePoints2,\par pointCounts,\par cameraMatrix1,\par distCoeffs1,\par cameraMatrix2,\par distCoeffs2,\par imageSize,\par R,\par T,\par E=NULL,\par F=NULL,\par term\_crit=cvTermCriteria(CV\_TERMCRIT\_ITER+CV\_TERMCRIT\_EPS,30,1e-6),\par flags=CV\_CALIB\_FIX\_INTRINSIC)-> None}
1262
1263 \cvdefCpp{double stereoCalibrate( const vector<vector<Point3f> >\& objectPoints,\par
1264                       const vector<vector<Point2f> >\& imagePoints1,\par
1265                       const vector<vector<Point2f> >\& imagePoints2,\par
1266                       Mat\& cameraMatrix1, Mat\& distCoeffs1,\par
1267                       Mat\& cameraMatrix2, Mat\& distCoeffs2,\par
1268                       Size imageSize, Mat\& R, Mat\& T,\par
1269                       Mat\& E, Mat\& F,\par
1270                       TermCriteria criteria = TermCriteria(TermCriteria::COUNT+\par
1271                          TermCriteria::EPS, 30, 1e-6),\par
1272                       int flags=CALIB\_FIX\_INTRINSIC );}
1273
1274 \begin{description}
1275 \ifCPy
1276     \cvarg{objectPoints}{The joint matrix of object points - calibration pattern features in the model coordinate space. It is floating-point 3xN or Nx3 1-channel, or 1xN or Nx1 3-channel array, where N is the total number of points in all views.}
1277     \cvarg{imagePoints1}{The joint matrix of object points projections in the first camera views. It is floating-point 2xN or Nx2 1-channel, or 1xN or Nx1 2-channel array, where N is the total number of points in all views}
1278     \cvarg{imagePoints2}{The joint matrix of object points projections in the second camera views. It is floating-point 2xN or Nx2 1-channel, or 1xN or Nx1 2-channel array, where N is the total number of points in all views}
1279     \cvarg{pointCounts}{Integer 1xM or Mx1 vector (where M is the number of calibration pattern views) containing the number of points in each particular view. The sum of vector elements must match the size of \texttt{objectPoints} and \texttt{imagePoints*} (=N).}
1280 \fi
1281 \ifCpp
1282     \cvarg{objectPoints}{The vector of vectors of points on the calibration pattern in its coordinate system, one vector per view. If the the same calibration pattern is shown in each view and it's fully visible then all the vectors will be the same, although it is possible to use partially occluded patterns, or even different patterns in different views - then the vectors will be different. The points are 3D, but since they are in the pattern coordinate system, then if the rig is planar, it may have sense to put the model to the XY coordinate plane, so that Z-coordinate of each input object point is 0}
1283     \cvarg{imagePoints1}{The vector of vectors of the object point projections on the calibration pattern views from the 1st camera, one vector per a view. The projections must be in the same order as the corresponding object points.}
1284     \cvarg{imagePoints2}{The vector of vectors of the object point projections on the calibration pattern views from the 2nd camera, one vector per a view. The projections must be in the same order as the corresponding object points.}
1285 \fi
1286     \cvarg{cameraMatrix1, cameraMatrix2}{The input/output first and second camera matrices, respectively: $ \vecthreethree{f_x^{(j)}}{0}{c_x^{(j)}}{0}{f_y^{(j)}}{c_y^{(j)}}{0}{0}{1}$, $j = 0,\, 1$. If any of \texttt{CV\_CALIB\_USE\_INTRINSIC\_GUESS}, \newline \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_ASPECT\_RATIO}, \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_INTRINSIC} or \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_FOCAL\_LENGTH} are specified, some or all of the matrices' components must be initialized; see the flags description}
1287     \cvarg{distCoeffs1, distCoeffs2}{The input/output lens distortion coefficients for the first and the second cameras, 4x1, 5x1, 1x4 or 1x5 floating-point vectors $(k_1^{(j)}, k_2^{(j)}, p_1^{(j)}, p_2^{(j)}[, k_3^{(j)}])$, $j = 0,\, 1$. If any of \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_K1}, \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_K2} or \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_K3} is specified, then the corresponding elements of the distortion coefficients must be initialized.}    
1288 \cvarg{imageSize}{Size of the image, used only to initialize intrinsic camera matrix.} 
1289 \cvarg{R}{The output rotation matrix between the 1st and the 2nd cameras' coordinate systems.}
1290 \cvarg{T}{The output translation vector between the cameras' coordinate systems.}
1291 \cvarg{E}{The \cvCPy{optional} output essential matrix.}
1292 \cvarg{F}{The \cvCPy{optional} output fundamental matrix.}
1293 \cvarg{criteria}{The termination criteria for the iterative optimiziation algorithm.}
1294 \cvarg{flags}{Different flags, may be 0 or combination of the following values:
1295 \begin{description}
1296 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_INTRINSIC}{If it is set, \texttt{cameraMatrix?}, as well as \texttt{distCoeffs?} are fixed, so that only \texttt{R, T, E} and \texttt{F} are estimated.}
1297 \cvarg{CV\_CALIB\_USE\_INTRINSIC\_GUESS}{The flag allows the function to optimize some or all of the intrinsic parameters, depending on the other flags, but the initial values are provided by the user.}
1298 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_PRINCIPAL\_POINT}{The principal points are fixed during the optimization.}
1299 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_FOCAL\_LENGTH}{$f^{(j)}_x$ and $f^{(j)}_y$ are fixed.}
1300 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_ASPECT\_RATIO}{$f^{(j)}_y$ is optimized, but the ratio $f^{(j)}_x/f^{(j)}_y$ is fixed.}
1301 \cvarg{CV\_CALIB\_SAME\_FOCAL\_LENGTH}{Enforces $f^{(0)}_x=f^{(1)}_x$ and $f^{(0)}_y=f^{(1)}_y$} \cvarg{CV\_CALIB\_ZERO\_TANGENT\_DIST}{Tangential distortion coefficients for each camera are set to zeros and fixed there.}
1302 \cvarg{CV\_CALIB\_FIX\_K1, CV\_CALIB\_FIX\_K2, CV\_CALIB\_FIX\_K3}{Fixes the corresponding radial distortion coefficient (the coefficient must be passed to the function)}
1303 \end{description}}
1304 \end{description}
1305
1306 The function estimates transformation between the 2 cameras making a stereo pair. If we have a stereo camera, where the relative position and orientatation of the 2 cameras is fixed, and if we computed poses of an object relative to the fist camera and to the second camera, (R1, T1) and (R2, T2), respectively (that can be done with \cvCross{FindExtrinsicCameraParams2}{solvePnP}), obviously, those poses will relate to each other, i.e. given ($R_1$, $T_1$) it should be possible to compute ($R_2$, $T_2$) - we only need to know the position and orientation of the 2nd camera relative to the 1st camera. That's what the described function does. It computes ($R$, $T$) such that:
1307
1308 \[
1309 R_2=R*R_1
1310 T_2=R*T_1 + T,
1311 \]
1312
1313 Optionally, it computes the essential matrix E:
1314
1315 \[
1316 E=
1317 \vecthreethree
1318 {0}{-T_2}{T_1}
1319 {T_2}{0}{-T_0}
1320 {-T_1}{T_0}{0}
1321 *R
1322 \]
1323
1324 where $T_i$ are components of the translation vector $T$: $T=[T_0, T_1, T_2]^T$. And also the function can compute the fundamental matrix F:
1325
1326 \[F = cameraMatrix2^{-T} E cameraMatrix1^{-1}\]
1327
1328 Besides the stereo-related information, the function can also perform full calibration of each of the 2 cameras. However, because of the high dimensionality of the parameter space and noise in the input data the function can diverge from the correct solution. Thus, if intrinsic parameters can be estimated with high accuracy for each of the cameras individually (e.g. using \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}), it is recommended to do so and then pass \texttt{CV\_CALIB\_FIX\_INTRINSIC} flag to the function along with the computed intrinsic parameters. Otherwise, if all the parameters are estimated at once, it makes sense to restrict some parameters, e.g. pass \texttt{CV\_CALIB\_SAME\_FOCAL\_LENGTH} and \texttt{CV\_CALIB\_ZERO\_TANGENT\_DIST} flags, which are usually reasonable assumptions.
1329
1330 Similarly to \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}, the function minimizes the total re-projection error for all the points in all the available views from both cameras.
1331 \ifPy
1332 \else
1333 The function returns the final value of the re-projection error.
1334 \fi
1335
1336 \cvFunc{StereoRectify}{stereoRectify}
1337 Computes rectification transforms for each head of a calibrated stereo camera.
1338
1339 \cvdefC{void cvStereoRectify( \par const CvMat* cameraMatrix1, const CvMat* cameraMatrix2,
1340                       \par const CvMat* distCoeffs1, const CvMat* distCoeffs2,
1341                       \par CvSize imageSize, const CvMat* R, const CvMat* T,
1342                       \par CvMat* R1, CvMat* R2, CvMat* P1, CvMat* P2,
1343                       \par CvMat* Q=0, int flags=CV\_CALIB\_ZERO\_DISPARITY,
1344                       \par double alpha=-1, CvSize newImageSize=cvSize(0,0),
1345                       \par CvRect* roi1=0, CvRect* roi2=0);}
1346 \cvdefPy{StereoRectify(\par cameraMatrix1,\par cameraMatrix2,\par distCoeffs1,\par distCoeffs2,\par imageSize,\par R,\par T,\par R1,\par R2,\par P1,\par P2,\par Q=NULL,\par flags=CV\_CALIB\_ZERO\_DISPARITY,\par alpha=-1, newImageSize=(0,0))-> None}
1347
1348 \cvdefCpp{void stereoRectify( const Mat\& cameraMatrix1, const Mat\& distCoeffs1,\par
1349                     const Mat\& cameraMatrix2, const Mat\& distCoeffs2,\par
1350                     Size imageSize, const Mat\& R, const Mat\& T,\par
1351                     Mat\& R1, Mat\& R2, Mat\& P1, Mat\& P2, Mat\& Q,\par
1352                     int flags=CALIB\_ZERO\_DISPARITY );\newline
1353 void stereoRectify( const Mat\& cameraMatrix1, const Mat\& distCoeffs1,\par
1354                     const Mat\& cameraMatrix2, const Mat\& distCoeffs2,\par
1355                     Size imageSize, const Mat\& R, const Mat\& T,\par
1356                     Mat\& R1, Mat\& R2, Mat\& P1, Mat\& P2, Mat\& Q,\par
1357                     double alpha, Size newImageSize=Size(),\par
1358                     Rect* roi1=0, Rect* roi2=0,\par
1359                     int flags=CALIB\_ZERO\_DISPARITY );}
1360 \begin{description}
1361 \cvarg{cameraMatrix1, cameraMatrix2}{The camera matrices $\vecthreethree{f_x^{(j)}}{0}{c_x^{(j)}}{0}{f_y^{(j)}}{c_y^{(j)}}{0}{0}{1}$.}
1362 \cvarg{distCoeffs1, distCoeffs2}{The input distortion coefficients for each camera, ${k_1}^{(j)}, {k_2}^{(j)}, {p_1}^{(j)}, {p_2}^{(j)} [, {k_3}^{(j)}]$}
1363 \cvarg{imageSize}{Size of the image used for stereo calibration.}
1364 \cvarg{R}{The rotation matrix between the 1st and the 2nd cameras' coordinate systems.}
1365 \cvarg{T}{The translation vector between the cameras' coordinate systems.}
1366 \cvarg{R1, R2}{The output $3 \times 3$ rectification transforms (rotation matrices) for the first and the second cameras, respectively.}
1367 \cvarg{P1, P2}{The output $3 \times 4$ projection matrices in the new (rectified) coordinate systems.}
1368 \cvarg{Q}{The output $4 \times 4$ disparity-to-depth mapping matrix, see \cvCppCross{reprojectImageTo3D}.}
1369 \cvarg{flags}{The operation flags; may be 0 or \texttt{CV\_CALIB\_ZERO\_DISPARITY}. If the flag is set, the function makes the principal points of each camera have the same pixel coordinates in the rectified views. And if the flag is not set, the function may still shift the images in horizontal or vertical direction (depending on the orientation of epipolar lines) in order to maximize the useful image area.}
1370 \cvarg{alpha}{The free scaling parameter. If it is -1\cvCpp{ or absent}, the functions performs some default scaling. Otherwise the parameter should be between 0 and 1. \texttt{alpha=0} means that the rectified images will be zoomed and shifted so that only valid pixels are visible (i.e. there will be no black areas after rectification). \texttt{alpha=1} means that the rectified image will be decimated and shifted so that all the pixels from the original images from the cameras are retained in the rectified images, i.e. no source image pixels are lost. Obviously, any intermediate value yields some intermediate result between those two extreme cases.}
1371 \cvarg{newImageSize}{The new image resolution after rectification. The same size should be passed to \cvCross{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap}, see the \texttt{stereo\_calib.cpp} sample in OpenCV samples directory. By default, i.e. when (0,0) is passed, it is set to the original \texttt{imageSize}. Setting it to larger value can help you to preserve details in the original image, especially when there is big radial distortion.}
1372 \cvarg{roi1, roi2}{The optional output rectangles inside the rectified images where all the pixels are valid. If \texttt{alpha=0}, the ROIs will cover the whole images, otherwise they likely be smaller, see the picture below}
1373 \end{description}
1374
1375 The function computes the rotation matrices for each camera that (virtually) make both camera image planes the same plane. Consequently, that makes all the epipolar lines parallel and thus simplifies the dense stereo correspondence problem. On input the function takes the matrices computed by \cvCppCross{stereoCalibrate} and on output it gives 2 rotation matrices and also 2 projection matrices in the new coordinates. The 2 cases are distinguished by the function are: 
1376
1377 \begin{enumerate}
1378 \item Horizontal stereo, when 1st and 2nd camera views are shifted relative to each other mainly along the x axis (with possible small vertical shift). Then in the rectified images the corresponding epipolar lines in left and right cameras will be horizontal and have the same y-coordinate. P1 and P2 will look as: 
1379
1380 \[\texttt{P1}=
1381 \begin{bmatrix}
1382 f & 0 & cx_1 & 0\\
1383 0 & f & cy & 0\\
1384 0 & 0 & 1 & 0
1385 \end{bmatrix}
1386 \]
1387 \[\texttt{P2}=
1388 \begin{bmatrix}
1389 f & 0 & cx_2 & T_x*f\\
1390 0 & f & cy & 0\\
1391 0 & 0 & 1 & 0
1392 \end{bmatrix}
1393 ,
1394 \]
1395
1396 where $T_x$ is horizontal shift between the cameras and $cx_1=cx_2$ if \texttt{CV\_CALIB\_ZERO\_DISPARITY} is set.
1397 \item Vertical stereo, when 1st and 2nd camera views are shifted relative to each other mainly in vertical direction (and probably a bit in the horizontal direction too). Then the epipolar lines in the rectified images will be vertical and have the same x coordinate. P2 and P2 will look as:
1398
1399 \[
1400 \texttt{P1}=
1401 \begin{bmatrix}
1402 f & 0 & cx & 0\\
1403 0 & f & cy_1 & 0\\
1404 0 & 0 & 1 & 0
1405 \end{bmatrix}
1406 \]
1407 \[
1408 \texttt{P2}=
1409 \begin{bmatrix}
1410 f & 0 & cx & 0\\
1411 0 & f & cy_2 & T_y*f\\
1412 0 & 0 & 1 & 0
1413 \end{bmatrix}
1414 ,
1415 \]
1416
1417 where $T_y$ is vertical shift between the cameras and $cy_1=cy_2$ if \texttt{CALIB\_ZERO\_DISPARITY} is set.
1418 \end{enumerate} 
1419
1420 As you can see, the first 3 columns of \texttt{P1} and \texttt{P2} will effectively be the new "rectified" camera matrices. 
1421 The matrices, together with \texttt{R1} and \texttt{R2}, can then be passed to \cvCross{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap} to initialize the rectification map for each camera.
1422
1423 Below is the screenshot from \texttt{stereo\_calib.cpp} sample. Some red horizontal lines, as you can see, pass through the corresponding image regions, i.e. the images are well rectified (which is what most stereo correspondence algorithms rely on). The green rectangles are \texttt{roi1} and \texttt{roi2} - indeed, their interior are all valid pixels.
1424
1425 \includegraphics[width=0.8\textwidth]{pics/stereo_undistort.jpg}
1426
1427
1428 \cvFunc{StereoRectifyUncalibrated}{stereoRectifyUncalibrated}
1429 Computes rectification transform for uncalibrated stereo camera.
1430
1431 \cvdefC{void cvStereoRectifyUncalibrated( \par const CvMat* points1, \par const CvMat* points2,
1432                                   \par const CvMat* F, \par CvSize imageSize,
1433                                   \par CvMat* H1, \par CvMat* H2,
1434                                   \par double threshold=5 );}
1435 \cvdefPy{StereoRectifyUncalibrated(points1,points2,F,imageSize,H1,H2,threshold=5)-> None}
1436 \cvdefCpp{bool stereoRectifyUncalibrated( const Mat\& points1,\par
1437                                 const Mat\& points2,\par
1438                                 const Mat\& F, Size imgSize,\par
1439                                 Mat\& H1, Mat\& H2,\par
1440                                 double threshold=5 );}
1441 \begin{description}
1442 \cvarg{points1, points2}{The 2 arrays of corresponding 2D points. The same formats as in \cvCross{FindFundamentalMat}{findFundamentalMat} are supported}
1443 \cvarg{F}{The input fundamental matrix. It can be computed from the same set of point pairs using \cvCross{FindFundamentalMat}{findFundamentalMat}.}
1444 \cvarg{imageSize}{Size of the image.}
1445 \cvarg{H1, H2}{The output rectification homography matrices for the first and for the second images.}
1446 \cvarg{threshold}{The optional threshold used to filter out the outliers. If the parameter is greater than zero, then all the point pairs that do not comply the epipolar geometry well enough (that is, the points for which $|\texttt{points2[i]}^T*\texttt{F}*\texttt{points1[i]}|>\texttt{threshold}$) are rejected prior to computing the homographies.
1447 Otherwise all the points are considered inliers.}
1448 \end{description}
1449
1450 The function computes the rectification transformations without knowing intrinsic parameters of the cameras and their relative position in space, hence the suffix "Uncalibrated". Another related difference from \cvCross{StereoRectify}{stereoRectify} is that the function outputs not the rectification transformations in the object (3D) space, but the planar perspective transformations, encoded by the homography matrices \texttt{H1} and \texttt{H2}. The function implements the algorithm \cite{Hartley99}. 
1451
1452 Note that while the algorithm does not need to know the intrinsic parameters of the cameras, it heavily depends on the epipolar geometry. Therefore, if the camera lenses have significant distortion, it would better be corrected before computing the fundamental matrix and calling this function. For example, distortion coefficients can be estimated for each head of stereo camera separately by using \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera} and then the images can be corrected using \cvCross{Undistort2}{undistort}, or just the point coordinates can be corrected with \cvCross{UndistortPoints}{undistortPoints}.
1453
1454
1455 \cvFunc{Undistort2}{undistort}
1456 Transforms an image to compensate for lens distortion.
1457
1458 \cvdefC{void cvUndistort2( \par const CvArr* src,\par CvArr* dst,\par const CvMat* cameraMatrix,
1459     \par const CvMat* distCoeffs, \par const CvMat* newCameraMatrix=0 );}
1460 \cvdefPy{Undistort2(src,dst,cameraMatrix,distCoeffs)-> None}
1461
1462 \cvdefCpp{void undistort( const Mat\& src, Mat\& dst, const Mat\& cameraMatrix,\par
1463                 const Mat\& distCoeffs, const Mat\& newCameraMatrix=Mat() );}
1464 \begin{description}
1465 \cvarg{src}{The input (distorted) image}
1466 \cvarg{dst}{The output (corrected) image; will have the same size and the same type as \texttt{src}}
1467 \cvarg{cameraMatrix}{The input camera matrix $A = \vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{1} $}
1468 \cvarg{distCoeffs}{The vector of distortion coefficients, $(k_1^{(j)}, k_2^{(j)}, p_1^{(j)}, p_2^{(j)}[, k_3^{(j)}])$}
1469 \cvCpp{\cvarg{newCameraMatrix}{Camera matrix of the distorted image. By default it is the same as \texttt{cameraMatrix}, but you may additionally scale and shift the result by using some different matrix}}
1470 \end{description}
1471
1472 The function transforms the image to compensate radial and tangential lens distortion.
1473
1474 The function is simply a combination of \cvCross{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap} (with unity \texttt{R}) and \cvCross{Remap}{remap} (with bilinear interpolation). See the former function for details of the transformation being performed.
1475
1476 Those pixels in the destination image, for which there is no correspondent pixels in the source image, are filled with 0's (black color).
1477
1478 The particular subset of the source image that will be visible in the corrected image can be regulated by \texttt{newCameraMatrix}. You can use \cvCross{GetOptimalNewCameraMatrix}{getOptimalNewCameraMatrix} to compute the appropriate \texttt{newCameraMatrix}, depending on your requirements.
1479
1480 The camera matrix and the distortion parameters can be determined using
1481 \cvCross{CalibrateCamera2}{calibrateCamera}. If the resolution of images is different from the used at the calibration stage, $f_x, f_y, c_x$ and $c_y$ need to be scaled accordingly, while the distortion coefficients remain the same.
1482
1483
1484 \cvFunc{UndistortPoints}{undistortPoints}
1485 Computes the ideal point coordinates from the observed point coordinates.
1486
1487 \cvdefC{void cvUndistortPoints( \par const CvMat* src, \par CvMat* dst,
1488                         \par const CvMat* cameraMatrix,
1489                         \par const CvMat* distCoeffs,
1490                         \par const CvMat* R=NULL,
1491                         \par const CvMat* P=NULL);}
1492 \cvdefPy{UndistortPoints(src,dst,cameraMatrix,distCoeffs,R=NULL,P=NULL)-> None}
1493
1494 \cvdefCpp{void undistortPoints( const Mat\& src, vector<Point2f>\& dst,\par
1495                       const Mat\& cameraMatrix, const Mat\& distCoeffs,\par
1496                       const Mat\& R=Mat(), const Mat\& P=Mat());\newline
1497 void undistortPoints( const Mat\& src, Mat\& dst,\par
1498                       const Mat\& cameraMatrix, const Mat\& distCoeffs,\par
1499                       const Mat\& R=Mat(), const Mat\& P=Mat());}
1500
1501 \begin{description}
1502 \cvarg{src}{The observed point coordinates, same format as \texttt{imagePoints} in \cvCross{ProjectPoints2}{projectPoints}}
1503 \cvarg{dst}{The output ideal point coordinates, after undistortion and reverse perspective transformation\cvCPy{, same format as \texttt{src}}.}
1504 \cvarg{cameraMatrix}{The camera matrix $\vecthreethree{f_x}{0}{c_x}{0}{f_y}{c_y}{0}{0}{1}$}
1505 \cvarg{distCoeffs}{The vector of distortion coefficients, $(k_1^{(j)}, k_2^{(j)}, p_1^{(j)}, p_2^{(j)}[, k_3^{(j)}])$}
1506 \cvarg{R}{The rectification transformation in object space (3x3 matrix). \texttt{R1} or \texttt{R2}, computed by \cvCppCross{StereoRectify} can be passed here. If the matrix is empty, the identity transformation is used}
1507 \cvarg{P}{The new camera matrix (3x3) or the new projection matrix (3x4). \texttt{P1} or \texttt{P2}, computed by \cvCppCross{StereoRectify} can be passed here. If the matrix is empty, the identity new camera matrix is used}
1508 \end{description}
1509
1510 The function is similar to \cvCross{Undistort2}{undistort} and \cvCross{InitUndistortRectifyMap}{initUndistortRectifyMap}, but it operates on a sparse set of points instead of a raster image. Also the function does some kind of reverse transformation to \cvCross{ProjectPoints2}{projectPoints} (in the case of 3D object it will not reconstruct its 3D coordinates, of course; but for a planar object it will, up to a translation vector, if the proper \texttt{R} is specified).
1511
1512 \begin{lstlisting}
1513 // (u,v) is the input point, (u', v') is the output point
1514 // camera_matrix=[fx 0 cx; 0 fy cy; 0 0 1]
1515 // P=[fx' 0 cx' tx; 0 fy' cy' ty; 0 0 1 tz]
1516 x" = (u - cx)/fx
1517 y" = (v - cy)/fy
1518 (x',y') = undistort(x",y",dist_coeffs)
1519 [X,Y,W]T = R*[x' y' 1]T
1520 x = X/W, y = Y/W
1521 u' = x*fx' + cx'
1522 v' = y*fy' + cy',
1523 \end{lstlisting}
1524
1525 where undistort() is approximate iterative algorithm that estimates the normalized original point coordinates out of the normalized distorted point coordinates ("normalized" means that the coordinates do not depend on the camera matrix).
1526
1527 The function can be used both for a stereo camera head or for monocular camera (when R is \cvC{NULL}\cvPy{None}\cvCpp{empty}).
1528